电动压下电气元件布置设计优化

陈瑾娟 杜锡林

(二重(德阳)重型装备有限公司，四川618000)

设备的动作是由机械本体和控制系统来协作完成的。控制系统的初始信号多数来源于电气元件的滑键。无论是接近开关、位移传感器、极限开关、光电开关及各类检测仪都有其自己的安装方式，而安装位置则是由设计人员在设计过程中根据设备的结构特点、检测元件的使用要求、安装要求、现场环境等因素综合考虑后进行布置，力求布置合理、安全可靠、检修方便。若设计不合理，则会造成设备动作失误，损坏设备，影响整个机组的正常运行，更有甚者会造成安全事故。因此就某轧线电动压下的电气元件布置进行优化。

1 问题描述

某轧线轧机电动压下电气元件布置如图1所示，在已投产热轧机组轧线设备上这是比较多见的电气元件布置型式，整个机构由电气元件保护罩、滑键杆、接近开关、传感器、端盖、电线出口架、压下螺丝保护罩、压下螺丝等组成。滑键杆以间隙配合型式安装在压下螺丝保护罩顶面，当压下丝杆运动到高位时，带动滑键杆向上运动，滑键杆随着压下丝杆运动到最高位时，触发接近开关，用作压下丝杆最高极限位保护。电气元件保护罩安装在压下螺丝保护罩顶面，接近开关和位移传感器安装在压下螺丝保护罩顶部，被封闭在电气元件保护罩内部，电气元件保护罩顶部用端盖封闭。端盖用于在设备安装时卸下，便于安装位移传感器和接近开关，安装完成后回装，设备维修时再次拆卸端盖及回装。根据钢厂信息反馈，在实际生产应用中，主要存在以下几点问题：

1—电气元件保护罩 2—滑键杆 3—接近开关 4—传感器 5—端盖 6—电线出口架 7—压下螺丝保护罩 8—压下螺丝图1 某轧线轧机电动压下的电气元件布置图Figure 1 Electrical elements arrangement of electric screwdown for a certain rolling line

(1)电气元件(传感器和接近开关)和滑键杆的安装、检修都在电气元件保护罩内进行，而电气元件保护罩内部空间狭小，操作不方便，且每次检修都必须拆卸和回装端盖，检修时间长，工作量大。

(2)接近开关的滑键杆在滑道内滑动，当压下螺丝上升过程中顶到滑键杆后，滑键杆在滑道内上升，在最高位进入接近开关滑键范围，发出信号，当压下螺丝下降时，滑键杆因自重下降回位。在实际生产过程中，压下螺丝上升为机械驱动，力量非常大，滑键杆在上升时如果在滑道存在卡阻，立刻会被顶死，造成变形。而一旦变形就会失效，需要更换。在现场检查中，滑键杆一旦变形卡死在滑道中，不但无法工作，而且极其难以拆除，一般都只能采取破坏性拆除，必须重新制作滑键杆，但问题却依然存在，无法根除。

(3)传感器和接近开关电缆经电气元件保护罩穿出，不便于排线。穿出后加保护管，为了确保保护罩的密封性，电缆开孔时一般根据电缆直径大小尽可能减小开孔直径，导致电缆安装后极其容易被孔磨断，电缆损坏率高，电缆损坏，影响电气设备控制。

2 优化方案

根据钢厂反馈信息，制定如下设计优化方案。经多个钢厂实际应用，电动压下电气元件故障率大大减少。

根据图2所示，优化后，整个机构由传感器保护罩、感应架、接近开关、传感器、端盖、接近开关安装板、压下螺丝保护罩、压下螺丝等组成。与设计优化前相比，优化后技术方案主要有以下优点：

(1)电气元件布置在压下螺丝保护罩外侧。通过接近开关安装板，接近开关固定在压下螺丝保护罩外侧，传感器安装在压下螺丝保护罩顶部，并设置与其外形尺寸匹配的保护罩。采用电气元件外置后，不需拆卸其他零部件，就可以进行电气元件的安装、调试、检修，不受空间限制，操作方便，日常检修效率提高。

1—接近开关安装板 2—接近开关 3—感应架 4—传感器保护罩 5—传感器 6—端盖 7—压下螺丝保护罩 8—压下螺丝图2 优化方案示意图Figure 2 Optimized scheme

(2)取消原来的滑键杆及相关件，从而去除了机构中唯一一个滑动副，设备结构得以简化；消除了因工作环境引起的滑键杆卡阻事故，降低了设备故障率。在压下螺丝顶部增加感应架，用于触发接近开关，动作更加稳定可靠。

(3)接近开关外侧布置和传感器外侧布置便于电缆布线和点检人员检查传感器。

3 结论

(1)电气元件的相关件动作要求简单可靠。本例中原设计由滑键杆、滑道等零部件组成，机构复杂，零部件加工工作量大。整改后采用接近开关安装板，滑键副相关零部件则用焊接结构件感应架替代，大大简化了设备结构、减少了设备加工工作量。

(2)打破常规思维。保护罩的形式是通用的一种保护形式，常用的设计中认为密封空间是一种很好的保护方式，对于电气元件的保护也很常用。但是同时还需考虑维修空间，便于提高设备在实际生产运行中的工作效率。此例中，整改方案则改变封闭式为开放式，充分利用压下螺丝保护罩自身的结构，直接将接近开关安装在压下螺丝保护罩上，将端盖布置在接近开关正上方，从而起到保护接近开关的作用，这种方式完全不存在空间受限的问题。

(3)简化设计模式。本例中设计了电线出口架，实际上电气元件都带有保护套管，只要适当的采用管夹固定，并确定电缆的合理走向，完全可以满足要求。

(4)结构设计优化后，降低了压下电器元件设备故障率，减少了设备维修时间，提高生产效率，增加机组年产量，还降低了机组日常维护人员工作强度，达到了设计优化改造的预期效果。

(5)设计人员需要对产品进行全生命周期的统计分析，从而达到产品的不断完善和优化，并以此促进设计人员设计水平的提高。