基于電氣系統技術改造降低鐵水擺動溜槽故障率

董紅麗

摘 要：在鋼鐵企業中，高爐是煉鐵廠最重要的設備，而鐵水擺動溜槽是高爐出鐵場系統中的關鍵設備。實際生產中要求該設備性能可靠，操作簡單，檢修方便。該文從某鋼廠實際生產情況出發，首先闡述了鐵水擺動溜槽的工作原理，之后分析了其電氣故障頻發的原因，重點介紹了降低故障頻發的措施，最后分析了改善后的效果。提出了如何通過電氣系統技術改造的方法，達到降低鐵水擺動溜槽故障率的目的，實施效果良好。

關鍵詞：電氣系統 技術改造 鐵水擺動溜槽 降低 故障率

中圖分類號：F424 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（b）-0046-02

高爐出鐵時，鐵水流經鐵水溝進入擺動溜槽，通過擺動溜槽的左右擺動，改變鐵水流動方向，并根據流量調整落點，使鐵水準確流入到鐵水罐中，運往煉鋼廠進行下一步工序的生產。高爐出鐵的鐵水溫度高達1 500多℃，擺動溜槽故障可能會導致鐵水外溢，燒毀運鐵鐵路及運鐵罐車。這會直接影響高爐的生產節奏，進而影響全廠的生產進度。因此，降低鐵水擺動溜槽故障率，能夠保障高爐按時出鐵，對順利生產起著舉足輕重的作用。

1 鐵水擺動溜槽的工作原理

鐵水擺動流槽由驅動裝置、連桿、托架和殼體等組成，驅動裝置由電機、減速器和手輪等部件組成。正常工作時，由接觸器控制電機正反轉動作，電機提供需要的動力，傳遞給減速器，經過減速器降低轉速，提高傳動力矩，連桿傳遞，推動托架在一定角度的擺動，實現擺動溜槽殼體左右隨著擺動，將鐵水放到鐵水罐中，滿足高爐生產需要。操作過程中，操作人員按動電機正轉或反轉控制按鈕，根據鐵水罐中鐵水量控制按動按鈕的時間，待鐵水罐裝滿鐵水，松開按鈕，通過電機正反轉的點動控制，完成溜槽左右擺動動作。

2 鐵水擺動溜槽電氣故障頻發原因

從實際生產運行情況看，鐵水擺動溜槽故障頻發的主要因素是電氣系統故障。其中電機及與電機相關的系統故障是主要誘因。

2.1 電氣設備選型不合理

2.1.1 接觸器選型不合理

設計人員設計時，對現場的實際運行工況考慮不全，造成接觸器選型不合理。電機額定電流為21.3 A，起動電流為43～69 A，而接觸器額定電流僅25 A。由于電機經常在點動狀態下工作，頻繁起動，電流較大，而接觸器額定電流較小，即額定容量偏小，接觸器觸頭容易粘連損壞。

2.1.2 按鈕控制不合理

控制電機正反轉的按鈕（控制手柄）為嵌入式按鈕，需操作人員用手指按入按鈕孔內10～18 mm。一方面，操作人員操作不方便；另一方面，按鈕動作行程較長，容易造成按鈕虛接，使接觸器抖動損壞，電機拖動的溜槽頻繁地左右擺動無法停止，使鐵水外溢。

2.2 操作人員操作不規范

崗位工操作方法不規范，隨意性較大。溜槽擺動時，操作人員經常連續快速切換點動按鈕或手指用力不足，造成接觸器連續快速動作，觸頭拉弧嚴重，容易造成接觸器觸頭燒蝕或粘連，致使接觸器損壞。經常發生因接觸器粘連導致溜槽過位，而使鐵水無法倒入鐵水罐中，損壞軌道等事故。

2.3 電機配套設備不齊全

擺動溜槽配用電機為繞線式抱閘電機，沒有配用電阻器。電機起動電流為43～69 A，起動電流較大，無配用電阻器則不能有效降低起動電流。較大的起動電流會產生較大的線路壓降，減小電機的起動轉矩，影響電機本身的起動；還會使電機繞組發熱，縮短電機使用壽命。

2.4 電氣控制回路安全措施不完善

控制回路只能控制電機正轉或反轉，且均為點動控制。即操作人員點動電機正轉按鈕時，電機正轉；點動電機反轉按鈕時，電機反轉；不按按鈕時，電機停轉。未設計單獨的急停裝置。如接觸器因電流過大，意外粘連，會導致電機一直正轉或者反轉，造成溜槽長時間連續動作，無法停止，而發生各種事故。

3 降低故障頻發措施

3.1 選用合適的電氣設備

3.1.1 更換合適的接觸器

原接觸器額定電流僅25 A，而電機額定電流為21.3 A，起動電流為43～69 A，接觸器觸點容量明顯不足。故將額定電流為25 A的接觸器更換為額定電流32 A的接觸器，提高接觸器觸點容量。能夠有效解決點動操作過程中瞬間電流過大，觸頭間拉弧嚴重的問題，保護好接觸器。

3.1.2 更換新型手柄

將原來嵌入式按鈕更換為NP3-1A型控制手柄。此控制手柄輕小靈便、易于操作，可避免嵌入式按鈕動作行程較長的問題。

3.2 改造設備規避人為因素風險

對于操作人員不按規范操作的問題，首先要從管理上制定切實有效的管理措施；更要從設備改造的角度出發，從根本上解決問題。原接觸器觸頭在操作人員點動控制按鈕時，會馬上接通或者斷開。現加裝延時觸頭，延時時間為0.1～3 s，防止接觸器連續快速動作。比如，電機剛剛正轉，操作人員突然點反轉，電機會延時一段時間才能反轉，有效地保護電機，規避操作人員胡亂操作的風險。

3.3 合理改裝電氣設備

在公式中：U1為電機定子相電壓；R1， X1為電機定子相電阻、相電抗；R2，X2為電機轉子相電阻、相電抗折算值。由（1）、（2）兩式可知，在電機轉子回路中串入電阻器，增加適當的轉子電阻值，既能降低起動電流，又能提高起動轉矩，有效改善電機機械特性，電機抗過載能力增強。因此，在此電機控制裝置轉子回路中串入起動電阻，能夠增加電機起動轉矩，同時降低起動電流，延長電機使用壽命。

3.4 增加安全防護措施

在原有的只能進行電機正轉或反轉控制基礎上。在電機主控制回路中，加裝主回路控制接觸器，在控制回路中，加裝相應的接觸器和控制開關。且加裝的主回路接觸器容量大于正、反轉接觸器容量，在主回路中，加裝的接觸器主觸點在控制電機正反轉的接觸器主觸點之前，當電機正反轉控制出現問題時，能夠及時切斷主回路控制電源，保護電機。

4 改善后效果

通過以上對鐵水擺動溜槽電氣故障頻發原因的分析，進行電氣系統技術改造，取得了較好的效果。首先，電機起動電流由43～69 A降至17～35 A，損壞率明顯降低；其次，加裝的接觸器延時觸頭延時時間長達3 s，有效避免了接觸器因連續快速動作導致損壞的問題；最后，即使快速連續點動按鈕，接觸器仍斷續動作，觸頭不易拉弧，接觸器損壞率幾乎為零。不僅降低了因電氣系統故障導致的鐵水擺動溜槽故障率，還延長了電氣設備使用壽命，節省了備件費用。操作人員操作方便，動作可靠，且可隨時切斷主電源，保障設備安全，避免發生因擺動溜槽故障造成鐵路及鐵水罐車損壞的事故。設備安全性顯著提高，保障高爐準時出鐵，使生產順利進行。

參考文獻

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