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礦用JTP1.6×1.2P型變頻絞車常見故障處理方法

王志國

摘要：以礦用JTP1.6×1.2P型變頻絞車為例, 根據變頻器及可編程邏輯控制器工作原理, 分析絞車在礦井作業(yè)中常見故障的成因及處理辦法, 給出電控設備日常檢查維護建議。

關鍵詞：變頻絞車PLC故障處理維護保養(yǎng)

隨著變頻技術的成熟, 礦井在一些大型設備上基本實現了變頻器電控, 如礦井的新副井絞車、一二水平主皮帶、東矸石山絞車、井下-420新軌道JTP2×1.5P絞車和-420行人下山JTP1.6×1.2P絞車等, 在實際使用過程中, 由于維修工技術能力參差不齊, 經常因故障處理不及時而影響正常生產。

1 變頻器工作原理及應用

1.1 工作原理

變頻器采用矢量四象限運行, 并配有回饋制動單元, 采取抗干擾裝置等組成, 具有自動、手動、檢修控制模式。主要功能如下:

(1) 自動減速功能。當提升機運行中達到減速點時, 變頻器接收到內部系統給出的減速信號, 啟動機器減速程序, 按照設定的程序逐步降低提升速度, 直到設定的速度。

(2) 多段式速度控制。提升機運行一般分為5段式, 即加速階段、等速階段、減速階段、爬行階段和制動階段。分別對應變頻器在不同的時段的運行頻率, 以適應控制系統對提升機在不同運轉速度的要求。各階段對應的頻率可以分別設置, 用于滿足各種工況下的運行需要。

(3) 能量回饋功能。提升機在提升和下放過程中, 做的功和需要的能量不一致, 提升過程中需要更多的電能轉化為機械能, 下放過程中會產生富余的能量, 將電機在制動過程中產生的富余電能量回饋給電網。

(4) 緊急停車功能。變頻器內部設置緊急停車信號輸入端子, 急停信號發(fā)出后, 信號裝置給變頻器信號, 變頻器收到信號后立即停止輸出, 此時電機處于自由運轉狀態(tài), 然后依靠機械制動裝置進行停車。

1.2 應用狀況

目前, 公司第九煤礦80%的井下大型固定設備已經實現變頻器控制, 從副井提升到井上下斜坡軌道提升均為變頻控制, 并顯示出非常明顯的優(yōu)點。

(1) 節(jié)能效果顯著。在低速段節(jié)能明顯, 一般可達到30%左右。

(2) 保護功能齊全。除了過載、欠壓、短路保護外, 變頻器故障信號與系統安全回路的連鎖, 機內備有自動減速程序。

(3) 啟動對電網沖擊小。變頻器在啟動和加速過程中產生的電流小, 加速過程中產生的電流***大不超過額定電流的1.5倍, 提升機在重載下可從低速平穩(wěn)無級升至***高速度, 沒有大電流出現, 大大減少了對電網的沖擊。

(4) 機械沖擊小。變頻器運行過程中, 實現了低頻率軟啟動和軟停止, 使運行更加平衡, 電機與減速器、減速器與滾筒之間聯軸器產生的機械沖擊力小, 延長了設備的使用壽命。

2 常見故障及處理方法

以礦用JTP1.6×1.2P型變頻絞車為例, 介紹電控部分的日常檢查與維護, 以及常見故障的處理。該絞車通過主控臺控制變頻器工作、驅動絞車電機運行, 實現絞車的提升、下放、停車、加減速、制動等。主控臺主要控制系統為PLC (Programmable Logic Controller, 可編程邏輯控制器) , 絞車電控分為兩大部分, 即PLC部分和變頻器部分。

2.1 PLC常見故障及處理方法

礦井提升機是機、電、液一體化大型機械設備, 在煤礦應用廣泛。因PLC在運行過程中經常出現故障, 目前公司要求所有提升機必須使用雙PLC即控制核心包含2套PLC系統和2套測速裝置, 一套PLC完成提升機的監(jiān)控功能和備用, 另一套完成提升機的主控功能, 2套PLC通過實時數據交換, 完成相互監(jiān)控, 同時互為冗余。安裝1臺UPS (Uninterrupted Power Supply, 不間斷電源) 為控制回路供電, 當系統運行過程中突然停電, 能保證二級制動有效, 確保設備及人員的安全。

(1) PLC異常、工作不穩(wěn)定。環(huán)境溫度過高造成, 檢查冷卻風扇是否運轉, 修復冷卻風扇, 或安裝空調制冷。

(2) 電磁閥不工作, 絞車無法啟動而跳閘。給液壓站電磁閥供電的電源模塊燒壞, 及時更換功率稍大的電源模塊或相同功率的電源模塊。

(3) 絞車啟動幾秒后或運行中跳閘。編碼器損壞, 更換相同型號編碼器。

(4) 液壓站壓力忽大忽小。檢查液壓站溢流閥是否堵塞, 清理溢流閥后調整系統壓力即可排除系統故障;檢查可調閘板是否損壞, 造成制動系統無油壓, 更換可調閘板。

(5) PLC內部保護動作自鎖或絞車啟動數秒后安全回路斷開。深指失效保護開關損壞, 更換相同型號開關。

(6) PLC動作、自保或提升到位后不停車到位。上下到位開關損壞, 更換相同型號開關。

(7) 松繩保護不起作用或絞車全回路跳閘。松繩保護開關損壞會引起, 更換同型號開關。

(8) 過卷保護不起作用或絞車跳安全回路。上下過卷開關損壞, 更換相同型號開關。

(9) PLC不工作。PLC電源模塊損壞, PLC燒壞, 發(fā)現電源模塊異常時立即更換, 避免PLC燒毀, 如果PLC燒壞只能更換PLC并重新安裝程序。

(10) 系統油壓過高或過低。主令手閘板或線性電阻損壞, 更換主令手閘板和線性電阻。

(11) 調速不穩(wěn), 絞車不啟動。主令調速線性可調電阻磨損或連接器松動, 緊固連接器, 線性電阻損壞的更換相同型號電阻。

(12) 外部設備信號與PLC之間無法聯絡、通信, 導致絞車無法工作。信號轉換板損壞, 更換匹配的信號轉換板。

(13) PLC指令發(fā)出后, 外部設備無法執(zhí)行。繼電轉換板損壞, 更換繼電轉換板。

2.2 變頻器常見故障及處理方法

提升機控制系統配套ABB變頻器, 由控制柜、變頻柜、回饋柜組成。特點: (1) 采用先進的矢量控制技術、閉環(huán)控制技術、轉矩控制技術。 (2) 啟動平穩(wěn), 具有優(yōu)良的轉矩特性, 超強的過載能力。 (3) 完善的保護功能, 具有過壓, 欠壓, 過載, 短路, 缺相和溫度保護功能。 (4) 清晰的顯示功能, 可以顯示變頻柜在運行時的各種參數及故障代碼。 (5) 良好的人機接口界面, 通過手操板可以方便控制變頻器實現各種功能。 (6) 方便的外控接線, 與主控臺連接實現對變頻器的遠程操作。

變頻器是電介質的半導體電子元件, 集成電路, 電力電子元器件和電氣元件組成的復雜裝置, 采用單元化和模塊化結構形成, 它由電主回路, 邏輯控制回路, 電源回路, 驅動及保護回路, 冷卻風扇等組成, 在變頻器故障診斷中, 因檢測儀器, 技術資料以及技術水平等因素, 一般只限于根據故障情況找出故障單元或模塊, 只作單元級和板級檢查維修, 檢修變頻器時, 通常采用直觀法, 一些典型的故障通過直觀法就能及時發(fā)現, 對于較隱蔽的故障, 不便于測試的故障, 采用替換法、短路法分割法進行故障診斷。變頻器常見故障及處理方法總結如下:

(1) 變頻器不工作, 指示燈不亮。原因及處理方法: (1) 檢查電源; (2) 檢查預充電電阻, 若預充電電阻燒壞; (3) 檢查主斷路器通斷性能, 若有故障, 更換主斷路器后更換預充電電阻, 然后試送電, 變頻器正常工作后故障排除; (4) 若主斷路器正常, 則檢查K3接觸器觸頭和電容, 有故障更換后, 再更換預充電電阻進行試送電, 若無故障則檢查變頻器內IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, 絕緣柵雙極型晶體管) 模塊, 檢查出有故障模塊后更換相同型號IGBT模塊及接口板, 然后故障排除, 如果IGBT模塊無損壞, 用備用驅動板替換變頻器驅動板進行排除, 一般指示燈不亮時的變頻器常見故障才能排除。

(2) 指示燈亮而變頻器無輸出。原因及處理方法:選件板 (聯絡板) 發(fā)生故障, 更換相匹配的聯絡板。

(3) 變頻器輸出, 電機不運行。原因及處理方法:檢查變頻器與電機之間的線纜連接, 變頻器輸出線路缺相故障。

(4) 電機運行方向相反。原因及處理方法:改變變頻器輸出端任意兩相位置, 或改變正反運行信號位置。

(5) 速度不平滑。原因及處理方法:檢查速度編碼器信號是否正常, 有故障進行更換。

3 結束語

設備檢修必須制定合理的檢修制度, 維修工必須嚴格按照制度對設備進行逐項檢查和維護保養(yǎng), 只有定期維修保養(yǎng)到位, 才能保證設備安全平穩(wěn)運行。

(1) 加強絞車的日常檢查與維護, 應設專人每天例行檢查設備的運行環(huán)境 (溫度、濕度、塵埃等) , 觀察變頻器運行情況, 噪聲、溫度、顯示有無異常, 觀察電機運行情況等, 每隔3個月對變頻調速器進行定期檢查: (1) 接線端子螺絲是否松動。 (2) 電纜、控制線纜有無損傷。

(2) 故障判斷和處理方法, 要有良好的技術知識為基礎, 只有認真掌握檢修的一般規(guī)律, 并不斷的總結積累經驗, 才能準確及時地發(fā)現問題, 解決問題。查找故障時, 盡量拓寬思路, 把各方面能造成故障的因素都考慮到, 并仔細分析排除。

總之, 一旦變頻器發(fā)生硬件故障, 如整流、逆變電路等。可能IGBT模塊損壞, 大多情況下會損壞驅動元器件。***容易損壞的器件是穩(wěn)壓管及光耦;如驅動電路元件有問題, 如擊穿、光耦老化等, 也會導致IGBT模塊燒壞或變頻輸出電壓不平衡。檢查驅動電路是否有問題, 可在沒通電時比較各電路觸發(fā)端電阻是否一致, 以此判斷是否損壞并及時處理, 防止事故擴大。

參考文獻

[1]王清正, 文春萍, 肖華輝.礦用提升絞車綜合保護裝置[C].江西省煤炭工業(yè)協會、江西省煤炭學會, 2005年工作暨學術年會學術論文集, 2005.