Като основен контролен елемент в областта на индустриалната автоматизация, превключвателите с ограничена{0}}позиция се използват широко в металорежещи машини с ЦПУ, краново оборудване, асансьорни системи и т.н. и изпълняват ключови функции като управление на хода, защита на клемите и безопасно блокиране. Стабилността на работата му пряко влияе върху безопасността на работа и производствената ефективност на оборудването. Въпреки това, при сложни работни условия, поради механични удари, корозия в околната среда и електрическо претоварване, експлоатационният живот на крайните изключватели лесно може да бъде съкратен, което води до повреда на оборудването. Въз основа на международните стандарти и индустриалната практика, този документ систематично описва основните стандарти за тестване на живота на крайните превключватели от три измерения на оптимизация на дизайна, контрол на околната среда и стратегия за поддръжка и предлага решения за удължаване на живота на крайния превключвател.
Стандартна система за тестване на живота на крайни изключватели
Тестът за живот на крайните изключватели изисква както механична, така и електрическа проверка на ефективността. Стандартът на Международната електротехническа комисия IEC 61058-1 и китайският национален стандарт GB/T15092.1 предоставят авторитетни рамки за тестване за индустрията. Анализирайте от три аспекта на откриване на проект, състояние на околната среда и параметър на работа.
(A) Основни тестови елементи
1. Тестване на механичния живот
Това симулира повтарящата се работа на превключвателя без ток, за да се провери издръжливостта на контакта, пружината и задвижващите механизми. Стандартът изисква превключвателите да извършват повече от 30 000 операции при номинални натоварвания с отклонение на работната сила от ±20% от първоначалната стойност. Например, при тестване на крайния изключвател на асансьора, рамото на робота натиска непрекъснато задвижващия прът с честота 15 пъти в минута и записва промените в контактното съпротивление. Когато съпротивлението надвиши 50% от първоначалната стойност, превключвателят се счита за невалиден.
2. Тестване на електрическия живот
Ефектът на ерозия на дъгата от превключването по време на превключване на товара беше тестван при номинално напрежение (напр. 220 V AC/DC) и ток (напр. . 10A). Стандартът предвижда, че превключвателите за променлив ток трябва да могат да издържат на отваряне и затваряне на 100 000 превключвателя, докато превключвателите за постоянен ток обикновено имат съкратен експлоатационен живот до една трета от този на превключвателите за променлив ток поради трудности с потискане на дъгата. По време на изпитването трябва да се следи повишаването на температурата на излагане и ако тя надвиши 65 градуса, изпитването трябва да бъде прекратено.
3. Тест за адаптивност към околната среда
Тест при висока/ниска температура: Превключвателите се излагат циклично в диапазона от -40 градуса до 85 градуса, за да се провери дали коефициентите на топлинно разширение на материала съвпадат. Тестовете на крайния превключвател на крана разкриха, че пластмасовият корпус се свива при -20 градуса, причинявайки блокиране на задвижващия прът и налага превключвателят да бъде обърнат към метална основа.
Тестване на влажност: Превключвателите се излагат на 95% относителна влажност за 48 часа, за да се провери съпротивлението на изолацията под 1 Omega.
Тест със солен спрей: В морска среда, спрей с 5% разтвор на NaCl, използван за проверка на устойчивостта на корозия на метални компоненти.
4. Изпитване на механична якост
Корпусът на превключвателя прилага статично налягане от 50 N, а задвижващият прът прилага 10 N · m въртящ момент, за да се гарантира, че няма да настъпи деформация или счупване. Краен превключвател на CNC машинен инструмент поради липса на здравина на черупката и повреда, поради удар на чип, причинен от оперативни грешки. След това здравината беше повишена чрез добавяне на слой от подсилена с фибростъкло пластмаса (GFRP).
(B) Ключови параметри за тестване
Честота на работа: Този стандарт предвижда 6 до 30 пъти в минута за механични тестове за живот и 10 до 60 пъти в минута за електрически тестове за живот, които се избират според сценария на приложение.
Тип товар: Резистивните товари (напр. нагреватели) и индуктивните товари (напр. двигатели) имат много различни ефекти върху контактната ерозия и трябва да се тестват отделно.
Контактно налягане: Първоначалното контактно налягане трябва да се контролира в диапазона 2N-5N. Недостатъчният натиск може да доведе до лош контакт, а прекомерният натиск ускорява износването.
Типична причина за съкращаване на експлоатационния живот на превключватели с ограничена{0}}позиция
(A) Повреда от механичен удар
При тежко оборудване, като кранове и щанцови преси, заплетеното телено въже или механичното претоварване могат да накарат крайните прекъсвачи да издържат на мигновен удар. Казусът на пристанищен контейнерен кран разкри, че оригиналният дизайн, с директно свързана структура с теглителен шнур, е имал въздействие от 2000 N по време на навиване на стоманено въже, което далеч надхвърля номиналния капацитет на превключвателя (500 N), което води до средно 4,9 повреди на месец. С композитна структура "верижна връзка + пружинен буфер", силата на удара беше отслабена до по-малко от 300 N и процентът на повреда намален до 0,3 пъти на месец.
(B) Ефекти от корозия на околната среда
Химическа корозия: В химическата и металургичната промишленост корозивните газове като H2S и SO2 реагират с метални контакти, за да образуват сулфид, което води до драматично увеличаване на контактното съпротивление. След шест месеца крайният изключвател на инсталация за сярна киселина образува сулфиден слой с дебелина 0,5 mm върху контактната повърхност, увеличавайки контактното съпротивление от 50 на 2 омега.
Електрохимична корозия: При висока влажност между различни метални компоненти се образуват галванични клетки, които ускоряват корозията. Например, когато медни контакти се генерират със стоманени пружини, възниква потенциална разлика от 0,3 V, което увеличава скоростта на корозия с фактор три.
(C) Рискове от електрическо претоварване
В DC верига дъгата е трудна за гасене, тъй като няма нулева пресечна точка и контактната повърхност продължава да гори. Асансьорите, работещи при условия на 24V DC/10A, имат топилна вана с диаметър 2 mm на контактната повърхност след три месеца, което води до лош контакт. Преминаването към сребро с контактен материал със сребърен кадмиев оксид (AgCdO) намалява диаметъра на резервоара за стопилка до 0,3 mm и удължава експлоатационния му живот до повече от две години.
Решения за удължаване на експлоатационния живот на превключватели с ограничена{0}}позиция
(A) Оптимизация на структурния дизайн
Изолирани източници на въздействие
Той приема структурата "ограничителна рамка + въртящ се превключвател", която позволява на теленото въже да преминава през вътрешния пръстен на рамката. Дори ако възникне заплитане, рамката няма да се повдигне или падне необичайно, предотвратявайки неправилната работа на задвижващия прът. Процентът на неизправности на портален кран с гумена -умора е намален от 9,2 пъти на месец на 4,6 пъти на месец.
Добавяне на буферни механизми
Инсталирайте пружини или хидравлични буфери между задвижващия прът и механичните натоварвания, за да намалите удара с над 80%. Например, чрез добавяне на азотна пружина, крайният превключвател на удара намалява ударната сила от 1500N до 300N и увеличава живота на контакта от 50 000 на 200 000.
(B) Надграждане на материали и процеси
Избор на контактен материал
Сплавите на сребърен никел (AgNi) имат 40% по-добра устойчивост на дъгова ерозия от чистото сребро за AC ключове.
За превключватели за постоянен ток материалите от сребърен кадмиев оксид (AgCdO) или сребърен волфрамов карбид (AgWC) могат да утроят живота на дъгата.
Дизайн на уплътнението на корпуса
За превключватели, използвани на открито или във влажна среда, използвайте защитна структура с рейтинг IP67 със силиконови уплътнения отвътре, за да предотвратите навлизането на влага. Използвайки този дизайн, крайният изключвател за офшорни вятърни турбини работи пет години в среда със солен спрей без неизправност.
(C) Стратегии за контрол на околната среда
Регулиране на температурата и влажността
Инсталирайте локална вентилационна система в работилница с висока температура, за да поддържате температурата около превключвателя под 40 градуса и изсушител във влажна среда, за да поддържате относителна влажност под 60%.
Обработки за защита от корозия
Метални компоненти: Dacromet покрития или галванизирани цинк-никелови сплави за удължаване на времето за солен спрей от 96 часа на 1000 часа.
Пластмасови компоненти: Добавете UV абсорбери за предотвратяване на стареене и напукване на открито.
(D) Системи за поддръжка и мониторинг
Планове за инспекция
Веднъж месечно се проверява свободата на движение на задвижващия прът и се почиства чипът или маслото.
Контактното съпротивление и съпротивлението на изолацията се измерват на тримесечие и изискват незабавна подмяна, ако данните варират с повече от 20%.
Интелигентни технологии за наблюдение
Сензори за вибрации и модул за мониторинг на тока са интегрирани за проследяване на работната честота и електрическите параметри на превключвателя в реално време. Интелигентна фабрика е намалила непланирания престой със 75%, като използва системата за прогнозиране на повреди на крайния превключвател 30 дни предварително.
Заключение:
крайните изключватели трябва да бъдат тествани за техния живот в строго съответствие с международните стандарти като IEC 61058-1 и тяхната работа трябва да бъде проверена механично, електрически и екологично. Чрез оптимизиране на структурния дизайн, надграждане на материалите, контрол на околната среда и прилагане на интелигентна поддръжка, неговият експлоатационен живот може да бъде значително удължен. Например, с комбинация от тези решения, едно предприятие увеличи средния живот на крайните превключватели от две на осем години, намалявайки годишните разходи за поддръжка с близо $60 000. В бъдеще, с развитието на IoT технологията, предсказуемата поддръжка на крайните превключватели ще стане основна, което допълнително ще насърчи надграждането на надеждността на системите за индустриална автоматизация.
