高爐探尺“軟”故障的分析

高爐探料設備即探尺，在高爐冶煉過程中用來探測料線，隨時了解爐內料面料位高度。準確地探測料線，保持料線穩定不但對高爐冶煉十分重要，而且對爐頂設備的安全運轉和使用壽命也很重要，因為料線位置過高或過低都會影響爐喉料面的合理分布，且料線過低會使爐頂煤氣溫度顯著升高，增加對設備的不利影響。由此可見，探料設備的工作是否準確、可靠，對高爐冶煉有著直接的影響。安陽鋼鐵股份有限公司2200m³高爐采用三臺機械探尺，由PLC變頻器控制，增量型編碼器反饋速度信號至變頻器，絕對值編碼器反饋信號至PLC，用于料線顯示和軟上、下限L控制，減速機低速軸聯接主令控制器，用于料線零點調試及滯后于軟上、下限的限位控制。整個系統可靠性較高，但在實際生產過程中偶有故障存在。

一、故障現象

2005年5月7日，8#高爐在正常需要自動放料，三臺探尺同時提尺的瞬間，工長要求操作禁止，程序控制探尺重新下放探料，此時，2、3#探尺至近2m到達料面，1#探尺則瞬間“下放”至畫面顯示21m，操作工發現后，隨即手動提尺，畫面顯示為19m時，畫面顯示上超位和下限位同時出現，此時1#探尺不能動作。操作工聯系電工和儀表工，并首先到機旁操作檢修位提尺，同樣不能動作。電工檢查機旁控制及至PLC線路，發現轉換開關機旁位進PLC線在PLC盤后端子處松脫，與此同時，另外一名電工到探尺控制柜檢查，并與現場操作工聯系手動強制抱閘接觸器吸合，觀察探尺動作情況，強制抱閘吸合后，上位機顯示1#探尺料線由19m變為6m，隨后集中操作手動提尺，探尺工作正常。與此同時，機旁操作人員觀察到探尺動作，且時間比正常動作時間要長。

二、故障現象分析

1.1#探尺畫面顯示為21m

(1)從高爐當時的工藝現狀來看，這種顯示是假象，實際料線應為2m左右。

(2)從探尺放尺的邏輯控制角度分析，首先在探尺自動放尺過程中，由軟下限控制其停車，軟下限編碼器值在程序中設定為5.5m，如果編碼器工作正常，在放尺過程中料線顯示值應控制在5.5m之內。

(3)其次考慮手動操作控制。在集中或機旁手動操作中，探尺下放都經PLC控制，同樣不可能造成探尺無限制下放。只有在變頻器面板手動操作反轉的情況下，才可能使電機處于反向電動狀態。

(4)從編碼器原理分析。探尺編碼器為多圈絕對值編碼器，如果圈數位線路松動或閃爍，可能造成編碼器顯示值瞬間跳躍，在實際應用中，探尺編碼器圈數位進1，料線顯示數值能夠躍變在10m以上(此值在探尺調試過程中驗證)。另外，從歷史趨勢圖上可以看到，故障瞬間料線從近2m瞬間下滑至21m。說明21m為假值是極有可能的。

2.在畫面顯示為21米的現象為假值的前提下的分析

(1)操作工集中手動提尺，由21m提至19m后上超位和下限同時到，探尺不能動作。分析解釋如下：畫面顯示為21m，實際料線應為2m左右，手動提尺邏輯控制中，首先要靠軟上限(-0.3m，由編碼器來)來斷開PLC輸出，之后由主令控制器的上限位、上超位來做超級保護，由于編碼器顯示值為19m，不可能由上限斷開輸出，而靠主令控制器來斷開，現場檢查主令控制器的上限位和上超位非常接近，這種現象應是上限位斷開輸出后，由于一定的慣性使主令控制器上超位出現。也就是說，操作工看到的從21m到19m的提尺過程實際為從近2m到上限位(大約-0.6m)的過程。

(2)電工強制抱閘接觸器吸合后，1#探尺顯示由19m變為6m，集中手動操作正常的分析：手動使抱閘接觸器閉合，電機抱閘松開，此時探尺墜砣靠重力下方，同時在下放過程中，由于編碼器軟故障消失，此時顯示為正常料線。因手動下放后，上超限位消失，此時探尺手動提尺正常。

機旁操作人員發現探尺動作，且時間比正常動作時間要長。在詢問現場操作人員時，無人能夠確認電機旋轉方向，根據探尺設備特點，分析解釋如下：檢修人員發現探尺動作的時間應為手動捅抱閘的時間，此時應為探尺由上超位到料線6m的動作時間，需要下放長度應為7m左右，滾筒每圈周長為1.4m，那么久需要轉動五圈左右，而正常工作時間一般為料線2m至軟上限-0.3m，行程只有2.3m，滾筒只轉動一周半左右。不難解釋故障處理過程中動作時間遠遠大于正常工作時間。

綜合以上分析結果，應為編碼器“軟”故障引起，

三、啟示

由以上分析可知，在探尺畫面出現瞬間大幅度下滑現象的情況下，操作工采取一定的應急處理措施如手動放尺、機旁檢修位提尺等是有必要的。但是在高爐爐況正常情況下，處理故障人員一般應判斷其為假性故障，可以建議操作工暫時停用故障探尺，以便在不影響高爐生產的情況下進行下一步檢查處理。