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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(jù)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(shè)備日常檢查維護(hù)建議。

關(guān)鍵詞：變頻絞車PLC故障處理維護(hù)保養(yǎng)

隨著變頻技術(shù)的成熟, 礦井在一些大型設(shè)備上基本實(shí)現(xiàn)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(shí)際使用過程中, 由于維修工技術(shù)能力參差不齊, 經(jīng)常因故障處理不及時(shí)而影響正常生產(chǎn)。

1 變頻器工作原理及應(yīng)用

1.1 工作原理

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

(1) 自動(dòng)減速功能。當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行中達(dá)到減速點(diǎn)時(shí), 變頻器接收到內(nèi)部系統(tǒng)給出的減速信號, 啟動(dòng)機(jī)器減速程序, 按照設(shè)定的程序逐步降低提升速度, 直到設(shè)定的速度。

(2) 多段式速度控制。提升機(jī)運(yùn)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(dòng)階段。分別對應(yīng)變頻器在不同的時(shí)段的運(yùn)行頻率, 以適應(yīng)控制系統(tǒng)對提升機(jī)在不同運(yùn)轉(zhuǎn)速度的要求。各階段對應(yīng)的頻率可以分別設(shè)置, 用于滿足各種工況下的運(yùn)行需要。

(3) 能量回饋功能。提升機(jī)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(zhuǎn)化為機(jī)械能, 下放過程中會(huì)產(chǎn)生富余的能量, 將電機(jī)在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的富余電能量回饋給電網(wǎng)。

(4) 緊急停車功能。變頻器內(nèi)部設(shè)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(shí)電機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài), 然后依靠機(jī)械制動(dòng)裝置進(jìn)行停車。

1.2 應(yīng)用狀況

目前, 公司第九煤礦80%的井下大型固定設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)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(diǎn)。

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

(2) 保護(hù)功能齊全。除了過載、欠壓、短路保護(hù)外, 變頻器故障信號與系統(tǒng)安全回路的連鎖, 機(jī)內(nèi)備有自動(dòng)減速程序。

(3) 啟動(dòng)對電網(wǎng)沖擊小。變頻器在啟動(dòng)和加速過程中產(chǎn)生的電流小, 加速過程中產(chǎn)生的電流***大不超過額定電流的1.5倍, 提升機(jī)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(xiàn), 大大減少了對電網(wǎng)的沖擊。

(4) 機(jī)械沖擊小。變頻器運(yùn)行過程中, 實(shí)現(xiàn)了低頻率軟啟動(dòng)和軟停止, 使運(yùn)行更加平衡, 電機(jī)與減速器、減速器與滾筒之間聯(lián)軸器產(chǎn)生的機(jī)械沖擊力小, 延長了設(shè)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(hù), 以及常見故障的處理。該絞車通過主控臺(tái)控制變頻器工作、驅(qū)動(dòng)絞車電機(jī)運(yùn)行, 實(shí)現(xiàn)絞車的提升、下放、停車、加減速、制動(dòng)等。主控臺(tái)主要控制系統(tǒng)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(jī)是機(jī)、電、液一體化大型機(jī)械設(shè)備, 在煤礦應(yīng)用廣泛。因PLC在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障, 目前公司要求所有提升機(jī)必須使用雙PLC即控制核心包含2套PLC系統(tǒng)和2套測速裝置, 一套PLC完成提升機(jī)的監(jiān)控功能和備用, 另一套完成提升機(jī)的主控功能, 2套PLC通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換, 完成相互監(jiān)控, 同時(shí)互為冗余。安裝1臺(tái)UPS (Uninterrupted Power Supply, 不間斷電源) 為控制回路供電, 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中突然停電, 能保證二級制動(dòng)有效, 確保設(shè)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(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn), 修復(fù)冷卻風(fēng)扇, 或安裝空調(diào)制冷。

(2) 電磁閥不工作, 絞車無法啟動(dòng)而跳閘。給液壓站電磁閥供電的電源模塊燒壞, 及時(shí)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(dòng)幾秒后或運(yùn)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(diào)整系統(tǒng)壓力即可排除系統(tǒng)故障;檢查可調(diào)閘板是否損壞, 造成制動(dòng)系統(tǒng)無油壓, 更換可調(diào)閘板。

(5) PLC內(nèi)部保護(hù)動(dòng)作自鎖或絞車啟動(dòng)數(shù)秒后安全回路斷開。深指失效保護(hù)開關(guān)損壞, 更換相同型號開關(guān)。

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

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

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

(9) PLC不工作。PLC電源模塊損壞, PLC燒壞, 發(fā)現(xiàn)電源模塊異常時(shí)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(tǒng)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(diào)速不穩(wěn), 絞車不啟動(dòng)。主令調(diào)速線性可調(diào)電阻磨損或連接器松動(dòng), 緊固連接器, 線性電阻損壞的更換相同型號電阻。

(12) 外部設(shè)備信號與PLC之間無法聯(lián)絡(luò)、通信, 導(dǎo)致絞車無法工作。信號轉(zhuǎn)換板損壞, 更換匹配的信號轉(zhuǎn)換板。

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

2.2 變頻器常見故障及處理方法

提升機(jī)控制系統(tǒng)配套ABB變頻器, 由控制柜、變頻柜、回饋柜組成。特點(diǎn): (1) 采用先進(jìn)的矢量控制技術(shù)、閉環(huán)控制技術(shù)、轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)。 (2) 啟動(dòng)平穩(wěn), 具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性, 超強(qiáng)的過載能力。 (3) 完善的保護(hù)功能, 具有過壓, 欠壓, 過載, 短路, 缺相和溫度保護(hù)功能。 (4) 清晰的顯示功能, 可以顯示變頻柜在運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù)及故障代碼。 (5) 良好的人機(jī)接口界面, 通過手操板可以方便控制變頻器實(shí)現(xiàn)各種功能。 (6) 方便的外控接線, 與主控臺(tái)連接實(shí)現(xiàn)對變頻器的遠(yuǎn)程操作。

變頻器是電介質(zhì)的半導(dǎo)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(fù)雜裝置, 采用單元化和模塊化結(jié)構(gòu)形成, 它由電主回路, 邏輯控制回路, 電源回路, 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)回路, 冷卻風(fēng)扇等組成, 在變頻器故障診斷中, 因檢測儀器, 技術(shù)資料以及技術(shù)水平等因素, 一般只限于根據(jù)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(shí), 通常采用直觀法, 一些典型的故障通過直觀法就能及時(shí)發(fā)現(xiàn), 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(jìn)行故障診斷。變頻器常見故障及處理方法總結(jié)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(yù)充電電阻, 若預(yù)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(yù)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(yù)充電電阻進(jìn)行試送電, 若無故障則檢查變頻器內(nèi)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(qū)動(dòng)板替換變頻器驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行排除, 一般指示燈不亮?xí)r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(lián)絡(luò)板) 發(fā)生故障, 更換相匹配的聯(lián)絡(luò)板。

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

(4) 電機(jī)運(yùn)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(yùn)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(jìn)行更換。

3 結(jié)束語

設(shè)備檢修必須制定合理的檢修制度, 維修工必須嚴(yán)格按照制度對設(shè)備進(jìn)行逐項(xiàng)檢查和維護(hù)保養(yǎng), 只有定期維修保養(yǎng)到位, 才能保證設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行。

(1) 加強(qiáng)絞車的日常檢查與維護(hù), 應(yīng)設(shè)專人每天例行檢查設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境 (溫度、濕度、塵埃等) , 觀察變頻器運(yùn)行情況, 噪聲、溫度、顯示有無異常, 觀察電機(jī)運(yùn)行情況等, 每隔3個(gè)月對變頻調(diào)速器進(jìn)行定期檢查: (1) 接線端子螺絲是否松動(dòng)。 (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(shù)知識(shí)為基礎(chǔ), 只有認(rèn)真掌握檢修的一般規(guī)律, 并不斷的總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn), 才能準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題, 解決問題。查找故障時(shí), 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(xì)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(huì)損壞驅(qū)動(dòng)元器件。***容易損壞的器件是穩(wěn)壓管及光耦;如驅(qū)動(dòng)電路元件有問題, 如擊穿、光耦老化等, 也會(huì)導(dǎo)致IGBT模塊燒壞或變頻輸出電壓不平衡。檢查驅(qū)動(dòng)電路是否有問題, 可在沒通電時(shí)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(shí)處理, 防止事故擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

[1]王清正, 文春萍, 肖華輝.礦用提升絞車綜合保護(hù)裝置[C].江西省煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、江西省煤炭學(xué)會(huì), 2005年工作暨學(xué)術(shù)年會(huì)學(xué)術(shù)論文集, 2005.