卸船機起升機構直流調速裝置頻繁發生故障的原因分析

楊康壽

6RA22系列SIMOREG-K可控硅整流裝置為德國西門子公司八十年代中～后期推出的全數字、結構緊湊型新一代直流調速裝置。整個控制系統的控制與調節都由16位的微處理器來實現。一個帶有數字顯示器的參數設定單元，不再需要其他的附加設備，便可完成參數的設定與調試。觸發角的予控制使系統具有高動態品質。裝置還可自動適應45～60HZ的范圍，接通電源后裝置顯示操作狀態，并可檢查測速機極性。電樞由兩個反并聯無環流三相全控橋供電，為電樞可逆系統。并有較寬的弱磁調速范圍。在額定電流為30～600安的裝置中，電樞和磁場的功率部分由電氣絕緣的可控硅模塊構成，并有零電位散熱器。面板、側板及功率部分連接處蓋板都可對在裝置附近時操作時的不安全接觸提供防護。額定電流為640～1200安的裝置，功率部分為SITOR單元。轉速給定值和實際值在主機中預定為模擬量，借助附加組件也可預定為數字量。豐富的附加組件還可使系統進行廣泛的工藝擴展、實現與SIMATIC可編程序控制器、SIMADYN-D及其他上一級自動化系統通訊。由于采用微機控制，使系統的調試過程大為簡化，既可根據經驗進行手動優化，也可通過一個調用參數來對電流調節器、速度調節器及勵磁特性曲線進行自動優化，從而實現最佳控制，此裝置還具有完善的故障診斷、報警、顯示和保護功能。

1.事件經過

2011年8月1日16:00時#1卸船機起升機構直流調速裝置故障，主回路熔斷器熔斷1個，檢修人員更換熔斷器后投入運行，23時00分起升機構直流調速裝置再次發生故障，主回路熔斷器熔斷2個，這次，檢修人員認真檢查一次回路，不發現有什么異常，更換熔斷器后繼續將設備投入運行；8月2日2時30分起升機構直流調速裝置發F12故障，檢修檢測發現觸發板故障，更換了新觸發板，送電后三相短路；8時30分，檢修人員對直流調速裝置進行徹底檢查和測試，并更換10個晶閘管。8月3日22:00點整機送電試運，但起升、開閉不同步，8月4日9點起升、開閉不同步現象加劇，#1卸船機退出運行。設備繼續調試，直到8月16日9點30分整機才完全恢復正常投入使用。

2.原因分析

本次故障造成起升機構直流調速裝置主回路熔斷器多次熔斷，可控硅損壞、以及多個電子元件損壞，主要原因分析如下：

在送電過程中可能系統的后段電源開關未斷開，在送電瞬間，有可能對電氣設備產生沖擊，導致起升柜變流器個別模塊損壞，在對整機進行操作時發現設備有故障，在檢查后變流器燒斷二個710A的熔斷器，并發F21故障信息，在對電機進行檢查后檢修人員更換了損壞的熔斷器，在重新試運過程中再次出現整個起升柜變流器裝置發生電氣爆炸，全部熔斷器燒壞，部份模板損壞，SITOR模板晶閘管被擊穿，整個變流器安裝底板絕緣被損壞。在對裝置進行修復、測試、更換后，可能是控制邏輯出現異常加之變流器安裝底板絕緣損壞，在第二次修復后送電后再次發生變流器損壞異常。

直流調整裝置的電子元件老化，觸發板元件損壞，導致可控硅觸發異常，產生過電流，引起熔斷器過電流熔斷。

由于#1卸船機在卸煤過程中，小車機構拖纜（電纜）曾出現多次脫皮、破損，甚至打火花現象，可能對直流調速裝置產生信號干擾，導致設備控制出現異常。

大功率晶閘管因長時間工作，其動作靈敏度降低，正、反向電阻值偏小，通斷性能欠佳，造成電流關閉不嚴易產生過電壓，沖擊電流燒毀觸發板，嚴重的造成相間短路。主板內部儲存器損壞，部分參數發生了變化，引起不應觸發信號誤發，造成晶閘管不能正常關閉，也會造成相間短路；并引起起升、開閉機構不同步。設備故障檢修時，沒有制定重大設備的搶修方案和技術措施，導致故障進一步擴大。

3.暴露問題

#1卸船機投運至今已有17年，設備運行環境較惡劣，且使用的直流調速裝置屬于淘汰產品，其產品已升級換代，目前難以買到相關的備品、備件，設備在長時間工作下性能不穩定，容易發生故障；對于重要和關鍵設備，要加強對設備性能的劣化性分析和加強日常維護，因設備利用小時高，設備的維護和保養工作沒有得到有效地開展。

重大設備檢修時沒有制定切實可行的方案的技術措施，檢修人員對直流調速裝置的故障處理技術欠缺，以至于設備故障范圍不斷擴大和檢修時間過長。

從另側面反映檢修人員專業技術知識有限，經驗存在嚴重不足，處理設備故障措施不當，造成故障點不能及時消除，以后要提高處理應急事故的能力，加強專業技能這方面知識培訓。

4.糾正/預防措施

加大對重要和關鍵設備的維護和保養力度，注重日常的巡查和檢查工作，掌握設備的性能變化趨勢，制定設備事故的防范措施。

加強檢修人員相關直流調速裝置的技術培訓工作，對此次故障的處理過程和方法認真總結，編寫直流調速裝置的作業指導書，防范同類事故重復發生。盡快推進#1卸船機的電氣系統改造計劃，確保早日對#1卸船機的直流調速裝置進行升級改造。

應加強檢修作業人員處理事故的應急能力，不斷完善技術措施，最大限度減少事故中損失。要不斷總結在生產實際中經驗，對設備缺陷的判斷不要只停留在傳統方法上，要不斷總結創新。