某地下鐵礦山提升機直流調速系統故障處理

陳海軍

(河鋼集團礦業公司常峪鐵礦)

某地下鐵礦山設計年產鐵礦石550萬t，年產鐵精粉156萬t。根據礦床地質特征，結合礦山開采規模，采用主副豎井加斜坡道的開拓系統。設計有主井、副井、進風井和回風井各1條，輔助斜坡道1條。礦井提升機作為礦井開采的關鍵設備，對于確保井下安全開采具有重要作用。

1 主提升系統設備構成

某鐵礦豎井施工階段采用型號為2JK3×1.5單繩纏繞式提升機，卷筒直徑為3 m，卷筒寬度為 1.5 m，傳動比為31.5，鋼絲繩最大直徑38 mm，鋼絲繩速度3.7 m/s。配備直流電動機型號Z4-400-32，額定功率為500 kW，額定電壓為直流400 V，額定電流1 340 A，額定轉速750 r/min，勵磁方式為他勵，勵磁電壓220 V，勵磁電流12 A。提升機電控設備采用基于西門子PLC控制的直流調速系統，直流調速器采用西門子6RA70系列全數字直流調速器。該礦主提升機的電控系統采用6RA70系列整流器為全數字緊湊型整流器，輸入為三相交流電源，輸出直流向直流調速電動機的電樞和勵磁供電[1-3]。整流器采用單相限工作，電樞由三相全控橋供電，勵磁系統采用單相半控橋供電。全數字調速系統主要由全數字調速裝置和晶閘管變流器組成，采用西門子全數字調速裝置和國產6脈動晶閘管功率單元。礦井提升機的工藝要求提升電動機必須能夠正反轉，全數字直流電控系統通過電樞反向實現電動機正反轉。控制系統采用PLC控制并與全數字直流調速系統、上位機等硬件組成網絡，使得各部分信號傳遞更加方便。

2 常見故障及處理方法分析

(1)故障現象一。可控硅時常損壞。故障原因及解決措施為：①可能是直流調速器整定數據錯誤，電機堵轉倍數和電流過載倍數設置不合理，可查看直流調速器說明書，審核設備參數，重新整定數據；②電控系統運行時存在振蕩現象，導致電流環電流過大，燒毀可控硅，可檢查電控系統運行狀態，消除振蕩現象；③電動機有輕微短路現象，過流燒壞可控硅，可檢查電動機本體線圈，測量電機直流電阻值，消除短路故障點；④供電系統瞬間過電壓現象，造成可控硅燒毀，可檢查供電電壓是否正常，持續監測電壓運行波形，分析過電壓原因，消除過電壓，并確保裝置設定的電壓參數與供電電壓一致；⑤可控硅散熱失效，過熱燒壞，應檢查可控硅導熱膠是否良好，緊固件是否松動，安裝好散熱片，確保可控硅能夠有效散熱；⑥系統產生尖脈沖可能燒壞可控硅，應檢查控制電路中的電阻是否有開路現象，電容容量有無減小；⑦勵磁回路有虛接現象，產生高壓擊穿可控硅，可檢查勵磁回路接線是否規范，確保接線端子接線緊固，消除虛接故障點；⑧可控硅質量不佳，頻繁燒壞，應更換質量可靠的可控硅。

(2)故障現象二。直流調速器控制板損壞，導致電控系統無法運行，可能是直流調速控制柜內存在感應干擾所致。應完善供配電系統接地，將強電系統接地與弱電系統接地分開，接地電阻分別滿足各自要求。采用屏蔽線屏蔽干擾信號，規范控制柜布線，動力線與信號線保持安全間距，防止交叉感應干擾。

(3)故障現象三。在運行過程中，主電機出現聲音異常，主電機溫度較高，溫升加快。原因是電樞電壓出現異常、電樞電壓波形異常導致電流異常，最終導致主電機工作狀態發生異常。出現該類故障時，應首先采用示波器對整流柜輸出直流的電壓波形進行測量，若發現輸出波形不正常，出現斷續情況，則需排除整流柜故障。

(4)故障現象四。光電編碼器輸出脈沖產生錯誤，導致提升機運行狀態不正常。故障原因：①光電編碼器產生故障，導致輸出信號異常；②光電編碼器信號傳輸線路與其余強電線路交叉敷設，產生信號干擾，導致輸出信號產生錯誤。解決措施有：若是光電編碼器損壞，則需更換質量可靠的編碼器，降低設備故障率；若是線路干擾影響輸出信號，需要檢查光電編碼器信號傳輸線路是否采用屏蔽電纜，電纜屏蔽層是否可靠接地，傳輸線路采用屏蔽電纜并將屏蔽層可靠接地，盡可能將傳輸線路與強電線路分開敷設，減少信號干擾。

(5)故障現象五。安全回路故障，導致提升機無法正常啟動，或安全回路突然斷開導致安全制動停車。提升機電控系統中設有安全回路，當提升機正常工作狀態被打破時，安全回路能夠切斷工作電源并進行安全制動。可能的故障原因是提升系統各種保護動作，無法及時復位；也可能是控制回路繼電器發生故障造成安全回路不通，提升機啟動前準備條件不足等。應檢查提升機各種保護是否有動作，消除設備故障后，各種保護動作開關是否復位；檢查安全回路是否斷電，控制回路繼電器輔助觸點是否動作靈敏；檢查西門子PLC工作是否正常，輸出接點是否正常。

(6)故障現象六。勵磁回路出現故障，直流調速裝置無法啟動，提升系統無法正常啟動。故障原因可能為勵磁相電壓故障，勵磁回路的熔斷器熔斷，勵磁回路斷線等。可檢查勵磁回路線路，排查出斷線故障點；檢查熔斷器熔芯，排除熔斷器熔斷故障；采用萬用表測試勵磁電壓，確保勵磁電壓正常。

3 結 語

以某地下鐵礦山為例，對該礦山主提升機電控系統的工作原理進行了分析，并針對各類故障類型，討論了相應的解決措施，對于確保該礦提升機直流調速系統安全穩定運行具有一定的借鑒價值。

參 考 文 獻

[1] 李國偉.直流調速技術[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2012.

[2] 莊 麗.交直流調速系統及其運行、維護、檢修[M].北京：機械工業出版社，2016.

[3] 全國職業培訓教學工作指導委員會煤炭專業委員會.礦井提升機電氣故障檢修技術[M].北京：煤炭工業出版社，2016.