斗輪機懸臂電機開關頻繁燒毀對策研究

汪立

摘 要：本文介紹了某電廠A、B斗輪機懸臂皮帶電機開關在取料過程中都出現頻繁跳閘燒毀的共性故障，通過分析確定了斗輪機尾車后退限位接近開關在大車行走時信號不穩定，且懸臂皮帶電機PLC邏輯設置不合理造成兩臺斗輪機的懸臂皮帶電機開關經常跳閘甚至燒毀，為避免斗輪機懸臂皮帶電機再發生此類問題開展了相關研究，并提出了處理方案，同時也為斗輪機懸臂皮帶電機開關頻繁故障提供了一種解決方法。

關鍵詞：懸臂皮帶電機開關；頻繁跳閘；限位接近開關；PLC邏輯

中圖分類號：TD528 文獻標識碼：A

現代發電企業對煤場管理非常重視，對斗輪機堆取料的精準控制就顯得尤為重要，合理的燃煤摻配，不但可以保證機組的安全運行，并且可以為電廠節省燃煤，降低煤耗，增加利潤，故斗輪機在互相配煤過程中的動作正常、準確無誤則非常重要。懸臂式斗輪機是一種在軌道上行走的大型機械設備，懸臂皮帶機是斗輪機的重要組成部分，是煤炭輸送過程中的關鍵設備之一。

1.情況介紹

某火力發電廠日耗煤量巨大，其斗輪機發揮了極其重要的作用。該廠共有兩臺堆料能力1750t/h、取料能力1000t/h的懸臂式斗輪機，斗輪機的懸臂皮帶電機電源由斗輪機變低壓側400V母線提供，斗輪機變高壓側為6kV，容量630kVA。斗輪機的懸臂皮帶電機開關從基建開始經常出現頻繁跳閘甚至燒毀的故障，給輸煤系統的穩定生產造成了很大的影響。

2.故障描述

2016年5月10日23時30分，輸煤程控自動模式下啟動A、B系統進行配煤作業，B斗輪機配煤作業正常。5月11日00時20分，B斗輪機懸臂皮帶電機運行中突然停運，現場檢查發現回轉電氣室內B斗輪機懸臂皮帶電機開關跳閘，檢查電源開關、電機及電纜無異常后再次啟動B懸臂皮帶電機，B斗輪機全部失電，高壓側6kV FC開關負序過流保護動作跳閘，再次檢查發現懸臂皮帶電機開關已燒毀造成A相缺相。

2016年5月12日13時00分，A斗輪機檢修完后將煤反轉至煤場，啟動懸臂皮帶電機后電源開關隨即跳閘，檢查A懸臂皮帶電機開關無異常后繼續進行混配煤作業，19時00分，A斗輪機懸臂皮帶電機又不明原因跳閘，此時檢查電源開關A相已缺相，5月13日12時45分更換電源開關并檢查電機及電纜無異常后空載試轉正常。

3.故障分析

3.1 故障檢查

自基建以來，該電廠的兩臺斗輪機懸臂皮帶電機多次發生電源開關跳閘燒毀的故障，A、B斗輪機各發生過一次懸臂皮帶電機電源開關跳閘后不更換開關引起6kV開關越級跳閘的情況。兩臺同廠家同型號的設備頻繁發生相同的故障，幾乎每兩個月就會發生一次開關跳閘燒毀事故，且多次更換電源開關仍未解決問題。電廠人員從設備共性方向入手進行檢查對照發現，跳閘后如果不更換懸臂皮帶電機電源開關，再啟動懸臂皮帶電機時就可能越級跳6kV開關；另外，司機在操作上煤過程中發現畫面時常有取料信號在閃爍，與此同時，在回轉電氣室外的工作人員能聽到A斗輪機懸臂皮帶電機開關柜內有接觸器斷開又吸合、緊接著又有斷路器跳閘的聲音，皮帶隨即停止運行。

斗輪機懸臂皮帶電機的控制采用PLC控制，PLC的取料信號由接近開關提供，懸臂皮帶電機的啟停由PLC邏輯實現。

既然取料信號存在閃爍，就考慮接線松動或信號受到干擾，檢查二次回路無異常，再檢查PLC邏輯，發現懸臂皮帶電機運行過程中存在“尾車下降限位左、尾車下降限位右、尾車上升限位左、尾車上升限位右、尾車后退到位、掛鉤信號左、掛鉤信號右”誤發信號，且取料信號閃爍時有懸臂皮帶電機電源接觸器分合的現象，由此確定取造成料信號閃爍的原因為接近開關信號不穩，取料信號在PLC上時有時無，根據PLC的邏輯：當取料信號發生時，判斷大車前行后退已到位，觸發繼電器斷開懸臂皮帶電機電源接觸器。

經過反復觀察，兩臺斗輪機的懸臂皮帶電機都存在一個相同的現象，斗輪機懸臂皮帶電機在取料運行時，由于大車在前行后退過程中尾車后退限位接近開關與尾車后退連接拉桿接近片之間產生了相對位移，導致尾車后退限位信號不穩定，因此PLC程序判斷尾車不在取料位，停止斗輪機懸臂皮帶電機運行，又由于PLC程序中懸臂皮帶電機啟動指令為長信號，而尾車后退限位接近開關信號在短時不穩后立即恢復正常，且PLC程序中沒有設置尾車取料位故障停止懸臂皮帶電機后需要復位才能再啟動運行的邏輯，因此，尾車后退限位信號不穩定是造成斗輪機懸臂皮帶電機頻繁啟停的直接原因。

3.2 原因分析

斷電時，電機中電流變化產生了自感電動勢，根據楞次定律，自感電動勢方向總是阻礙電流的變化，表現為電流減少時自感電動勢方向為阻礙電流的減少，所以，電動機斷電時，自感電動勢方向與電源電動勢方向相同。從能量角度看，自感電動勢是鐵芯中儲存的磁場能量需要釋放，自感電動勢高，表明磁場能量釋放得快，如果沒有自感電動勢產生電流的回路，自感電動勢將達到很高的數值；停電后電動機旋轉方向不變，電動機變發電機運行，產生的反電動勢方向也不變，自感電動勢與反電動勢方向相反，自感電動勢仍存在，斷電后很短時間內自感電動勢比反電動勢高，電流將按照原方向流動，即自感電動勢對電機轉子做功，自感電動勢釋放鐵芯磁場能量時間很短，之后才是反電動勢做功使轉子快速停轉。然而現在的狀況是斷電后又立即通電，在合閘瞬間電機屬于重載啟動，旋轉磁場以最大的速度切割轉子繞組，使轉子繞組感應起可能達到的最高電勢，因而，在轉子導體中流過很大的電流，這個電流抵消定子磁場的磁能，定子為了維持與電源電壓相適應的原有磁通，根據磁勢平衡原理（I1N1=I2N2）定子電流也增得很大，甚至高達額定電流的4～7倍。

3.3 結論

類似懸臂皮帶電機這樣的AC4類負載，電機出現電動和發電狀態的交替及點動時，該類負載的運行電流在狀態切換的時候電流很大，電動機斷電時，自感電動勢方向與電源電動勢方向相同，通電時回路連通，電流沿環路疊加，導致空開在頻繁切斷大電流時出現了觸點的燒蝕，磁通變化引起的大電流疊加是隨機的，造成的空開斷相也是隨機的。

所以，電機電源開關多次過載跳閘后觸頭產生了燒蝕，再啟動懸臂皮帶電機時開關缺相產生負序電流，造成高壓側6KV開關負序保護跳閘。

4.解決方案

4.1 由于機械磨損及積煤影響，大車在行走時與尾車產生相對位移，接近開關感應不良而誤發信號，重新焊接尾車后退限位開關，縮短接近開關至接近片的距離，調整后使后退限位接近開關與接近片對正。

4.2 在懸臂皮帶電機取料堆料PLC控制邏輯中增加懸臂皮帶電機故障停運后需要人工復位才能再啟動的邏輯。

4.3 對頻繁啟動的重載電機選擇電源開關時可以大一級。

結語

調整尾車后退限位開關接近片的位置后，大車在后退過程中與尾車后退連接拉桿接近片之間不再產生位移，尾車后退限位信號穩定，再通過在懸臂皮帶電機取料堆料PLC控制邏輯中增加的停運后復位再啟動邏輯，效果非常好，近半年來再也沒有發生此類故障。另外，加強各限位開關的定期檢查，并及時清理感應器上的積煤積粉，防止限位開關和感應裝置在煤泥中運行，導致限位失靈。

參考文獻

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