火焰切割機主要作用是將鑄坯按產銷計劃長度切割成板坯塊。由于某煉鋼廠切割機的老化以及前期的設計缺陷，切割機在使用過程中經常出現兩個切割槍第一次相遇后自動返回、主夾打開故障。近年來由于熟練操作工陸續退休，新來的操作人員技能水平不高等原因常常無法重新對縫進行二次切割，切割機出現兩個切割槍第一次相遇后自動返回故障，輕則造成降速事故切割，重則澆鑄中斷，造成嚴重經濟損失。

控制原理

該煉鋼廠的火焰切割機采用的雙切割槍進行切割。正常的切割時，切割機的切割流程如下：

1）切割機在主夾打開信號到來后，切割機主夾打開，切割機開始隨鑄坯一起移動，切割機1#、2#切割槍快速接近鑄坯，到達鑄坯邊緣位置時（由程序計數得出），切割槍暫停，預熱燃點燃。

2）預熱6s后，切割氧啟動，1#、2#切割槍以始切速度向鑄坯移動。

3）始切9s后，切割距離約5-20mm，切割機正常速度進行切割。

4）1#、2#切割槍第一次相遇后（割槍固定小車中間撞尺極限閉合），2#槍停止切割并返回100mm，1#槍繼續切割。

5）當兩槍第二次相遇后，此時鑄坯余10mm未切，2#切割槍返回原位，1#切割槍繼續前進30mm，同時切下輥道啟動。

6）1#槍切割完畢后，關閉預熱燃、切割氧，1#槍快速返回，切割機主夾松開。

圖1 切割機切割過程示意圖

圖2 切割機切割控制流程圖

故障分析

從切割機控制原理及切割控制流程圖可以看出，切割機兩槍第一次相遇時板坯仍有將近100mm的寬度未切割，如果兩槍自動返回并且松開主夾，操作人員需重新進行對縫切割。由于操作人員的技能水平以及責任心問題，幾乎每次出現切割機兩槍第一次相遇返回的情況時，都造成無法對縫或者板坯切割不斷造成澆鑄降速或者澆鑄中斷的情況。

造成兩槍第一次相應自動返回的原因主要有以下兩種：

（1）兩槍第一次相遇后極限撞尺未返回原位。

切割機兩槍相遇極限安裝在1#槍切割小車上，采用機械撞尺極限，當1#槍切割小車與2#槍切割小車相遇時，撞尺旋轉，極限信號閉合，程序根據信號做出下一步控制指令。

但由于切割環境溫度較高，一般情況下在80°C以上，機械撞尺極限由于需要潤滑，高溫環境容易造成潤滑油干燥凝固造成撞尺卡死，這種情況在繼續上機使用一段時間后發生的幾率非常高。

當撞尺未還原時，程序檢測兩槍第一次相應信號到來后，2#槍返回，1#槍繼續切割；但隨機檢測第二次相遇信號也到來了，1#槍切割10mm就切割結束，主夾松開。此時鑄坯仍由90mm寬度未切。

（2）切割機相遇極限受切割機上其它設備影響。

切割區域設備比較復雜，附近布列比較多的冷卻水管、切割機走線履帶、煤氣管、氧氣管、電纜等設備，檢修以及臨時故障處理經常造成切割槍小車移動時其它設備絆動切割機相遇極限造成相遇信號提前到來或者出現誤信號；切割機上冷卻水管容易出現漏水情況，若相遇極限進水容易造成極限開關掉電或者整個操作臺掉電，影響相對嚴重。

?故障處理及論證

（1）針對切割機兩槍第一次相遇自動返回故障，首先需要對相遇極限進行改性，機械撞尺極限在高溫環境下容易出現潤滑干燥拐臂卡死，根據現場實際情況選擇圖爾克感應極限。

圖爾克感應極限感應距離10mm，環境溫度-20°C—100°C，輸入為10VDC-30VDC，輸出為200mA電流信號，所以圖爾克感應極限滿足生產的需要，同時能有效避免撞尺卡死的情況發生。

（2）感應極限需要三根電纜，電源正、電源負及信號線，所以由機械極限改造感應極限時需要重新鋪設電纜一根，這對切割機這種備用電纜比較多的設備，改造不會造成任何問題。

但是感應極限并不能完全解決其它設備造成的干擾信號，主要因為切割區域的信號傳輸只能通過切割槍履帶，再由切割大車履帶傳輸至PLC，這個過程中避免不了與動力電纜距離很近，甚至并排。切割機的動力電源為強電，對感應極限產生的200mA弱電流影響比較大，所有在切割機移動過程中（尤其切割機或者切割槍小車初始移動時），干擾信號特別明顯。

圖3 感應極限原理圖

為了解決這個問題，采取干擾信號屏蔽措施。1）兩槍相遇極限信號采用帶屏蔽層的電纜；2）對極限等弱點與動力電纜分開傳鋼管屏蔽；3）在信號進入PLC前，采用中間繼電器進行信號處理。使用中間繼電器進行信號處理示意圖如下：

圖4 使用中間繼電器對兩槍相遇信號處理

（3）通過程序控制為兩槍相遇增加時間鎖定。

正常切割情況下，從兩槍第一次相遇到兩槍第二次相遇時間基本是固定的，如果小于該時間內到來的信號可以判斷為干擾信號或者誤信號，切割槍不進行下一步動作，避免引起錯誤信號引起的板坯切割故障。

根據現場多次檢測，兩槍第一次相遇至第二次相遇間隔16s-18s，因此確認在15s內到來的信號全部為干擾信號或者誤信號，需要對該時間段內到來的第二次相遇信號進行程序屏蔽。修改后的控制程序如下所示：

圖5 兩槍第1次相遇時間后15s鎖定

圖6 改造前的兩槍第1次相遇程序控制

?（4）延時主夾松開時間，并增設切割完成蜂鳴器。

當切割完成時，延時7s切割槍返回，同時蜂鳴器報警。一般情況下兩槍第一次相遇自動返回故障時，正常情況下不會造成生產影響，最年來多次此類故障造成澆鑄中斷或者事故切割的主要原因是工藝由于老師傅退休，新來職工技能水平較差，無法使用切割機進行二次對縫。

切割機兩切割槍延時7s對正常切割板坯不會造成任何影響，切割完成后，通過蜂鳴器提醒操作工切割結束，操作工只需要抬頭確認板坯是否切斷，如果正常不需要任何操作；如果板坯未切斷，需要手動操作對未切斷處重新切割。因切割槍未返回、主夾未松開，只需要點擊切割就能實現切割，避免了因主夾松開后對縫不準造成切割位置與原切縫不一致板坯無法切斷的事故發生。

圖7 新增切割結束后延時7s松開

結語?

該煉鋼廠火焰切割機兩槍第一次相遇自動返回故障經過更換極限的類型、干擾信號屏蔽、PLC程序功能的完善以及語言報警等技術措施，從多種角度避免切割機兩槍相遇干擾信號及誤信號，保證兩槍相遇信號的正常。該故障從原來的每月3-4次到現在全年零故障，保證了生產的正常秩序。該故障的處理方法以及信號干擾的屏蔽措施，對處理類似故障的設備有很大參考價值。

本文編自《電氣技術》，論文標題為“關于火焰切割機兩槍相遇自動返回的故障分析”，作者為宋欣鋒、鐘敏。