?

دراسة حالة خطأ خارج عن السيطرة في جهاز فك اللف والتقويم والتغذية 3 في 1: تحليل السبب الجذري، مخطط الإصلاح ومواصفات الصيانة الوقائية

تستند هذه الحالة إلى خلية إنتاج ختم مجهزة بآلة ضغط دقيقة بمحرك سيرفو بقوة 200 طن وجهاز تغذية ثلاثي في واحد من سلسلة HCK. تستخدم المعدات لختم مستمر لغلاف بطارية الفولاذ المقاوم للصدأ للطاقة الجديدة، والمادة الخام هي شريط من الفولاذ المقاوم للصدأ SUS304 بسماكة 0.6 مم وعرض 180 مم. يعتمد خط الإنتاج بأكمله على وضع الإنتاج المستمر بنظام المناوبتين، وقد تم وضع المعدات قيد الاستخدام لمدة 18 شهرًا، بمتوسط ضربات شهرية يصل إلى 1.8 مليون ضربة. يدمج جهاز التغذية ثلاثي في واحد بكرة توسيع هيدروليكية، وآلية تسوية متعددة الأسطوانات، ووحدة كشف الشد، وبكرة تغذية سيرفو. تم تجهيز بكرة المواد بفرامل احتكاك هوائية، ويتم تحقيق التحكم في الشد بحلقة مغلقة من خلال مستشعر الشد + PLC + تعديل عزم دوران الفرامل. تبلغ سرعة العمل المقدرة 80 ضربة في الدقيقة، ويتم تعيين نطاق الشد المستقر المستهدف على 12 ~ 20 نيوتن للشريط المحدد في هذه المواصفات.

ظهرت ظاهرة الخطأ لأول مرة في إنتاج المناوبة الليلية. وجد المشغل تموجًا طفيفًا في الحافة على حافة شريط الفولاذ المقاوم للصدأ. في ذلك الوقت، اشتبه العميل في أن مادة اللف الخام كانت ذات تسطيح ضعيف، لذلك استبدلوا لفة جديدة واستمروا في الإنتاج. ومع ذلك، ظل عيب تموج الحافة موجودًا بعد استبدال اللفة. بعد ثلاثة أيام، بدأ الشريط في الظهور بتقوس غير منتظم وانبعاج موضعي، وظهرت علامات خدش دقيقة على سطح المادة. في اليوم الثالث من حدوث الخطأ، وقع حادثان لانقطاع الشريط على التوالي. بعد كل انقطاع، كان خط الإنتاج بحاجة إلى التوقف، وإعادة شريط المواد، وضبط مسار المواد، مما استهلك أكثر من 40 دقيقة في كل مرة. في الوقت نفسه، تسبب الشد غير المستقر في تشوه تمدد للمادة الموضعية، وتجاوز حجم غلاف البطارية المختوم الحدود المسموح بها، مما أدى إلى ارتفاع حاد في معدل الرفض. لتجنب المزيد من انقطاع المواد وخطر اصطدام القالب، قلل فريق الإنتاج سرعة العمل من 80 ضربة في الدقيقة إلى 45 ضربة في الدقيقة، وانخفضت القدرة الإنتاجية بشكل كبير. اتصل العميل بقسم ما بعد البيع لدينا وطلب خدمة استكشاف الأخطاء وإصلاحها في الموقع.

كانت الخطوة الأولى هي استبعاد عوامل جودة المواد الخام. أخذنا عينات من عدة أقسام من اللفة الحالية واللفة الاحتياطية، وأجرينا فحصًا للتسطيح على منصة الفحص. أظهرت نتيجة الاختبار أن اللفة الخام نفسها لم يكن بها تموج حافة واضح أو شذوذ في الإجهاد الداخلي. لذلك، تم توليد عيب تسطيح الشريط أثناء عملية نقل المواد والتسوية لجهاز التغذية ثلاثي في واحد، بدلاً من كونه عيبًا متأصلًا في اللفة الخام. ثم سجلنا خصائص الخطأ: تموج الحافة للشريط غير مستقر، ويظهر أحيانًا على الحافة اليسرى، وأحيانًا على الحافة اليمنى؛ يحدث الانبعاج بشكل عشوائي، وتزداد الاحتمالية عند ارتفاع سرعة الخط؛ علامات الخدش موزعة على طول اتجاه التغذية على سطح الشريط.

رفعنا اللفة وأفرغنا بكرة المواد، ثم قمنا بتدوير البكرة يدويًا للتحقق من سلاسة الدوران. تم العثور على شعور واضح بالتعثر أثناء الدوران، وكانت مقاومة الدوران غير منتظمة. بعد التفكيك، وجدنا أن محمل الدعم للبكرة كان به تآكل جزئي وتشحيم غير كافٍ، مما أدى إلى مقاومة دوران غير مستقرة. ثم فحصنا مجموعة فرامل الاحتكاك الهوائية: كانت وسادة الاحتكاك متآكلة بشدة، وكان سمكها قريبًا من حد الاستبدال. كان سطح الاحتكاك به ترسبات كربونية جزئية وتآكل غير متساوٍ. عندما تعمل الفرامل، لا يمكن إخراج عزم دوران الفرامل بشكل مستقر. في دورة التغذية، تسحب بكرة التغذية الشريط إلى الأمام، وقد تنزلق البكرة وتطلق المواد بشكل مفرط، مما يتسبب في ارتخاء المواد وانخفاض الشد؛ عندما تمسك الفرامل فجأة، يرتفع الشد فورًا، مما يسحب الشريط بشكل حاد ويؤدي إلى خطر الكسر.

فحصنا مستشعر الشد المثبت عند مخرج قسم التسوية. جعلت بيئة ورشة الختم طويلة الأمد سطح الاستشعار يتراكم كمية كبيرة من مسحوق المعادن وطين زيت التشحيم، مما غطى منطقة الاستشعار. كان رد فعل الإشارة متأخرًا ومشوهًا بشدة، ولم يكن من الممكن نقل قيمة الشد الحقيقية للشريط إلى PLC بدقة. فشل منطق التحكم بالحلقة المغلقة، ولم يتمكن النظام من تعديل عزم دوران الفرامل تلقائيًا في الوقت الفعلي وفقًا للشد الفعلي.

بالنسبة لآلية التسوية، قمنا بقياس الفجوة بين بكرات التسوية العلوية والسفلية على الأطراف اليسرى واليمنى باستخدام مقياس دقيق. انحراف الفجوة بين اليسار واليمين وصل إلى 0.12 مم. تعرض الشريط لقوة ضغط غير متناظرة في عملية التسوية، لذلك تم تسوية جانب واحد من الشريط بشكل مفرط بينما لم يتم تسوية الجانب الآخر بشكل كافٍ، مما شكل عيب تموج الحافة. في الوقت نفسه، كانت هناك بقايا معدنية ملتصقة بسطح بكرات توجيه المواد الفردية، والتي أنتجت خدوشًا خطية على سطح الشريط أثناء النقل.

قمنا بتسجيل الدخول إلى نظام التحكم في المعدات لعرض بيانات الشد التاريخية. تذبذب قيمة الشد بعنف بين 8 نيوتن و 42 نيوتن أثناء التشغيل. كانت عتبة الحد الأعلى والأدنى للشد الأصلية التي حددها العميل ضيقة جدًا، وكان كسب التناسب لاستجابة الفرامل صغيرًا جدًا. عندما يتغير الشد، كانت سرعة تعديل عزم دوران الفرامل بطيئة، ولم يكن بإمكانها كبح تقلب الشد في دورة التغذية عالية السرعة. لم يقم البرنامج الأصلي بتمكين وظيفة تقليل السرعة التلقائي في ظل شذوذ الشد، لذلك استمرت المعدات في العمل بالسرعة المحددة حتى لو تجاوز الشد النطاق الآمن، مما زاد من خطر انقطاع المواد.

تم إجراء اختبار معايرة ثابت بعد الانتهاء من الفحص أعلاه. عمل جهاز التغذية بدون مادة اللف، محاكاة حركة التغذية، وقفز قراءة مستشعر الشد بشكل غير منتظم، وهو ما يتوافق مع خصائص الخطأ الملاحظة في الإنتاج الفعلي. أكد الاختبار أن هذا كان خطأ مركبًا ناتجًا عن التآكل الميكانيكي وتلوث المستشعر ومعلمات التحكم غير المعقولة.

بعد الفحص والاختبار المنهجي، قمنا بفرز أربعة مستويات من الأسباب الجذرية لهذا الخطأ الخارج عن السيطرة في الشد:

1. السبب الجذري الميكانيكي: التشغيل عالي الدورة طويل الأمد تسبب في تآكل وسادات فرامل الاحتكاك الهوائية وسوء تشحيم محمل دعم البكرة. كانت مقاومة دوران البكرة غير مستقرة، وكان إخراج عزم دوران الفرامل متقطعًا، وهو السبب الأساسي لتقلب الشد.
2. سبب الكشف والإشارة: تم تغطية مستشعر الشد بزيت الطين والغبار المعدني، وتدهورت وظيفة الاستشعار، وتأخرت إشارة الارتداد وتشوهت. فقد التحكم في الشد بالحلقة المغلقة مصدر ارتداد دقيق، ولم يتمكن النظام من تحقيق تعديل ديناميكي في الوقت الفعلي.
3. سبب تعديل العملية: كان توازي بكرات التسوية خارج النطاق، وكانت الفجوة بين اليسار واليمين غير متسقة. تعرض الشريط لقوة تسوية غير متساوية، مما أدى إلى عيوب تموج الحافة والانبعاج. تسببت الأجسام الغريبة على بكرات التوجيه في خدش سطح الشريط.
4. سبب تشغيل النظام: لم يتم تحديث معلمات التحكم في الشد وفقًا لشيخوخة المكونات. كان كسب استجابة الفرامل غير معقول، ولم يتم تنشيط وظيفة الحماية من شذوذ الشد. افتقرت المعدات إلى آلية إنذار مبكر وتحديد سرعة تلقائية عندما ينحرف الشد، مما جعل الخطأ الصغير يتطور إلى حادث انقطاع المواد.

تم تنفيذ أعمال الإصلاح والتحسين خطوة بخطوة وفقًا للسبب الجذري:

1. تفكيك مجموعة فرامل البكرة، إزالة وسادات الاحتكاك المتآكلة القديمة، تنظيف الترسبات الكربونية على قرص الاحتكاك، تركيب وسادات فرامل جديدة متطابقة، ضبط خلوص الفرامل، اختبار إخراج عزم دوران الفرامل بشكل متكرر لضمان عزم دوران سلس ومستقر. استبدال محمل دعم البكرة المتآكل، حقن شحم تشحيم عالي الحرارة، جعل البكرة تدور بسلاسة مع مقاومة موحدة.
2. تفكيك مستشعر الشد بالكامل، تنظيف مسحوق المعادن وتلوث الزيت على سطح الاستشعار باستخدام عامل تنظيف خاص، إجراء معايرة نقطة الصفر واختبار الخطية للمستشعر، التأكد من أن تأخير إشارة الارتداد أقل من 20 مللي ثانية. تنظيف كل بكرة توجيه مواد، إزالة البقايا المعدنية، استبدال كمامة مطاطية تالفة مضادة للخدش.
3. ضبط توازي بكرات التسوية العلوية والسفلية، ضبط دقيق للفجوة عند الأطراف اليسرى واليمنى باستخدام مقياس، حتى يتم التحكم في انحراف الفجوة أقل من 0.02 مم. إجراء اختبار تسوية تجريبي على شريط خردة للتحقق من تأثير تحسين التسطيح.
4. إعادة تحسين معلمات التحكم في الشد بالحلقة المغلقة على واجهة المستخدم الرسومية. إعادة تعيين حد الشد العلوي والسفلي، ضبط كسب PI لاستجابة عزم دوران الفرامل، تسريع سرعة الاستجابة الديناميكية للفرامل. تنشيط إنذار شذوذ الشد ووظيفة الحماية من تقليل السرعة التلقائي. بمجرد تجاوز الشد النطاق الآمن المحدد مسبقًا، تظهر واجهة المستخدم الرسومية إنذارًا ويقلل جهاز التغذية السرعة تلقائيًا لتجنب كسر الشريط.
5. تجميع كامل للمعدات، وإجراء اختبار متعدد المراحل: اختبار بدون حمل، اختبار شريط المواد بسرعة منخفضة، ختم تجريبي بسرعة متوسطة، وأخيرًا التحقق المستمر بالسرعة الكاملة. استمر الاختبار بالسرعة الكاملة لمدة 150 دقيقة، وأكمل 12000 ضربة بشكل مستمر، وتسجيل بيانات الشد كل 200 ضربة لتحليل الاتجاه.

جدول

س1: لماذا يعتبر تآكل وسادات الفرامل العامل الميكانيكي الأكثر شيوعًا الذي يؤدي إلى عدم استقرار الشد في جهاز التغذية ثلاثي في واحد؟ ج1: وسادة فرامل الاحتكاك هي الجزء المتآكل الأساسي لبكرة فك اللف. في كل دورة تغذية، تحتاج الفرامل إلى التشغيل والإيقاف بشكل متكرر للتحكم في سرعة إطلاق مادة اللف. في ظل الإنتاج المستمر بنظام المناوبتين، تتآكل وسادة الاحتكاك تدريجيًا. مع انخفاض السماكة، يتغير ضغط التلامس ومعامل الاحتكاك، لذلك لا يمكن لعزم دوران الفرامل أن يظل مستقرًا. بمجرد تقلب العزم، سيتغير قوة سحب الشريط وفقًا لذلك، مما يؤدي إلى خروج الشد عن السيطرة. إنه فشل تدريجي نموذجي، يتدهور ببطء مع مرور الوقت ويسهل تجاهله في الفحص اليومي.

س2: كيف يمكن التمييز ما إذا كان خطأ تقلب الشد ناتجًا عن فشل المستشعر أو تآكل الفرامل الميكانيكي؟ ج2: الاختبار المعزول هو الطريقة الأكثر فعالية. قم بتثبيت الشريط في وضع ثابت، وطبق شدًا قياسيًا معروفًا يدويًا، وراقب تغير قراءة مستشعر الشد. إذا لم تتمكن قراءة المستشعر من متابعة تغير الشد الفعلي أو إذا قفزت القراءة بشكل عشوائي، فإن مصدر الخطأ هو مستشعر الشد ودائرة الإشارة. إذا كانت قراءة المستشعر يمكن أن تعكس الشد اليدوي بشكل طبيعي، ولكن الشد يتقلب بشكل واضح أثناء دوران البكرة، فإن المشكلة تكمن في تآكل وسادات الفرامل، وتعثر المحمل، والأجزاء الميكانيكية الأخرى للبكرة. يمكن لهذه الطريقة تجنب الاستبدال الأعمى للمستشعرات باهظة الثمن.

س3: لماذا نحتاج إلى إعادة معايرة مستشعر الشد بعد التنظيف أو الاستبدال؟ ج3: يعتمد مستشعر الشد على مقياس الانفعال لتحويل قوة سحب المادة إلى إشارة كهربائية. بعد التنظيف أو التفكيك، قد تنحرف نقطة الصفر للمستشعر. بدون معايرة نقطة الصفر، سيكون لقراءة الارتداد إزاحة ثابتة. سيقوم PLC بتعديل عزم دوران الفرامل وفقًا لقيمة الشد الخاطئة، لذلك لا يمكن أن يعمل التحكم بالحلقة المغلقة بشكل طبيعي. معايرة نقطة الصفر واختبار الخطية هي إجراءات أساسية بعد صيانة المستشعر، والتي لا يمكن حذفها.

س4: ما هي عوامل التداخل الكهرومغناطيسي أو البيئي التي ستؤثر على إشارة مستشعر الشد في ورشة الختم؟ ج4: تشمل مصادر التداخل الرئيسية الإشارة الكهرومغناطيسية لمحرك سيرفو آلة الضغط، وكابل الطاقة عالي التيار الموازي لكابل إشارة المستشعر، وتأثير الاهتزاز الناتج عن ختم الضغط. بالإضافة إلى ذلك، فإن ضباب الزيت، والغبار المعدني، وبيئة درجة الحرارة العالية في الورشة ستلوث سطح الاستشعار وتسرع من شيخوخة كابل الإشارة. يجب أن يستخدم كابل المستشعر سلكًا مجدولًا محميًا، ويفصل الأسلاك عن كابل الطاقة، وينظف سطح الاستشعار بانتظام.

س5: ما هي دورة الصيانة المناسبة لجهاز التغذية ثلاثي في واحد في ظل إنتاج الختم عالي السرعة بنظام المناوبتين؟ ج5: يوميًا: فحص بصري لسطح الشريط واتجاه الشد في الوقت الفعلي على واجهة المستخدم الرسومية؛ التحقق مما إذا كان هناك ضوضاء غير طبيعية في البكرة أثناء التشغيل. شهريًا: فحص سمك وسادات الفرامل، والتحقق من مرونة دوران البكرة، وتنظيف بكرات توجيه المواد. ربع سنويًا: تنظيف سطح مستشعر الشد، وفحص كابل الإشارة والموصل، واختبار وظيفة إنذار الشد. نصف سنويًا: قياس فجوة بكرات التسوية وتوازيها، ونسخ احتياطي لمعلمات الشد لواجهة المستخدم الرسومية، وفحص حالة تشحيم محمل البكرة. سنويًا: فحص تفكيك كامل لمجموعة الفرامل، ومعايرة كاملة لنظام الشد بالحلقة المغلقة واختبار تحقق كامل بالسرعة الكاملة لفترة طويلة.

س6: ما هي الخسائر الاقتصادية التي قد تنجم عن عدم معالجة خطأ الشد الخارج عن السيطرة هذا في الوقت المناسب؟ ج6: إذا استمر الخطأ في التدهور، فإن انقطاع الشريط المتكرر سيؤدي إلى إهدار كمية كبيرة من المواد الخام ووقت توقف طويل للإنتاج. والأسوأ من ذلك، أن المواد الزائدة المرتخية قد تتراكم في تجويف القالب وتسبب اصطدام القالب. تكلفة إصلاح قالب غلاف البطارية هذا مرتفعة، وسيؤدي تأخير التسليم إلى مخاطر عقوبات على طلب العميل. حتى قبل تلف القالب، فإن معدل الرفض البالغ 7.2% وانخفاض القدرة بنسبة 44% قد تسبب بالفعل في خسائر فادحة في الإنتاج وتكلفة المواد الخام في كل مناوبة إنتاج. استعاد الإصلاح المركب في الوقت المناسب القدرة الإنتاجية الكاملة في يوم خدمة واحد، وحمى أصول القالب وضمن تسليم الطلبات.

بالاقتران مع حالة الصيانة هذه في الموقع، نقوم بصياغة مواصفات صيانة وقائية موحدة لنظام التحكم في الشد لجهاز فك اللف والتقويم والتغذية ثلاثي في واحد من سلسلة HCK:

1. الصيانة اليومية: فحص بصري لتسطيح الشريط وخدش السطح؛ مراقبة اتجاه قيمة الشد على واجهة المستخدم الرسومية؛ الاستماع إلى الضوضاء غير الطبيعية من البكرة والفرامل أثناء التشغيل؛ تسجيل سجل تقلب الشد غير الطبيعي.
2. الصيانة الشهرية: قياس السماكة المتبقية لوسادات فرامل الاحتكاك الهوائية، واستبدال الوسادات عند الوصول إلى حد التآكل؛ التحقق من سلاسة دوران البكرة، وتزويد المحمل بشحم التشحيم؛ تنظيف سطح بكرات التوجيه، وإزالة البقايا المعدنية.
3. الصيانة ربع السنوية: تفكيك وتنظيف سطح استشعار مستشعر الشد؛ التحقق من حالة تثبيت كابل الإشارة المحمي والموصل؛ اختبار محاكاة لوظيفة إنذار شذوذ الشد ووظيفة تقليل السرعة التلقائي.
4. الصيانة نصف السنوية: استخدام مقياس دقيق للكشف عن توازي بكرات التسوية والفجوة، وضبطها إذا تجاوز الانحراف المعيار؛ عمل نسخة احتياطية لجميع معلمات الشد بالحلقة المغلقة في PLC وواجهة المستخدم الرسومية؛ فحص توجيه الكابل وحالة التأريض.
5. الصيانة السنوية: فحص تفكيك كامل لمجموعة فرامل البكرة؛ معايرة نقطة الصفر واختبار الخطية لمستشعر الشد؛ تحسين شامل لمعلمات PI للشد؛ اختبار تحقق مستمر بالسرعة الكاملة لمدة 12000 ضربة.
6. متطلبات مخزون قطع الغيار: الاحتفاظ بوسادات فرامل الاحتكاك الاحتياطية، ومستشعر الشد، ومحمل دعم البكرة، وحلقات الختم، وأكمام مطاطية لبكرات التوجيه في مستودع العميل، لتقليل متوسط وقت الإصلاح عند فشل الأجزاء المتآكلة.

توضح حالة الصيانة هذه أن خطأ الشد الخارج عن السيطرة في جهاز فك اللف والتقويم والتغذية ثلاثي في واحد هو عادةً خطأ مركب يحتوي على تآكل ميكانيكي، وتشوه إشارة الكشف، ومعلمات تحكم غير معقولة، بدلاً من تلف مكون واحد. يتطور الخطأ تدريجيًا، بدءًا من تموج حافة طفيف، ثم يتحول إلى انبعاج وخدش، وأخيرًا يؤدي إلى انقطاع الشريط وتوقف الإنتاج. إذا تم تجاهله، فقد يؤدي إلى حادث اصطدام القالب وخسائر اقتصادية فادحة.

من خلال اعتماد طريقة التشخيص المعزول المتدرج، قام مهندسو ما بعد البيع لدينا باستبعاد تداخل المواد الخام، وفحصوا فرامل البكرة، ومستشعر الشد، وآلية التسوية واحدًا تلو الآخر، ووجدوا جميع الأسباب الجذرية، ونفذوا إصلاحًا مركبًا بما في ذلك استبدال الأجزاء المتآكلة، ومعايرة المستشعر، وتعديل الفجوة الميكانيكية، وتحسين معلمات التحكم. بعد الصيانة، أصبح شد الشريط مستقرًا، وتسطيح الشريط يلبي متطلبات الإنتاج، وعاد معدل الرفض إلى المستوى الطبيعي، واستعاد خط الإنتاج سرعته المقدرة الكاملة. مواصفات الصيانة الوقائية الملخصة من هذه الحالة قابلة للتطبيق على جهاز التغذية ثلاثي في واحد من سلسلة HCK في إنتاج الختم عالي الدورة، مما يساعد العملاء على اكتشاف أخطاء الشد المخفية مسبقًا، وتقليل وقت التوقف غير المخطط له، وحماية قوالب الختم باهظة الثمن وأصول المواد الخام.