輸煤帶式輸送機控制開關故障的原因分析及對策研究

達建平

（西山煤電屯蘭選煤廠，山西 古交 030206）

帶式輸送機承擔著選煤廠煤礦物料的主要運輸工作，必須做好其故障的維修和保養工作。西山煤電集團屯蘭選煤廠帶式輸送機電機電源開關故障率非常高，不僅增加了設備的維修費用，更影響了帶式輸送機的工作效率。技術部要求對其故障原因進行查找，并提出相應的解決方案。

1 選煤廠輸煤線路開關概況

屯蘭選煤廠的帶式輸送機主要是將煤輸送至煤倉處，再將經過分選、加工等流程后變成的原煤、塊煤和矸石等產品輸送到原煤倉，再供銷售。幾乎所有物料的運輸都由帶式輸送機來完成。當前屯蘭選煤廠的帶式輸送機采用的是“輸送機電機→減速機→驅動滾筒→輸送皮帶”動力傳遞模式。帶式輸送機的電機采用的是抽屜式開關柜，由湖北翀源電氣公司生產，配套著南京東大金智生產的WDZ-430EX電動機綜合保護測控裝置，開關柜結構設計采用DC110V 控制回路電壓。

2 6kV開關故障現象及原因分析

2.1 6kV開關故障現象

選煤廠工作現場報告顯示，從2016年7月至2017年6月期間，廠區內皮帶機開關柜故障達到了15次之多，嚴重影響了選煤廠的作業。從現場的情況來看，電機電源開關跳閘后，WDZ-430EX電動機綜合保護測控裝置也處于失電狀態，無法了解故障信息，一般只能采用更換故障板卡的方式進行維修處理。因無法明確故障點及原因，無法進行故障的處理，更換故障板卡盡管可以保障其正常運行一個階段，但是后期還是會出現故障。幾乎每月2次的電源故障給選煤廠正常的工作及經營活動帶來了嚴重的影響。

機電供應科抽調精干力量，組織技術人員對該故障問題進行專項的維修處理，希望可以徹底解決該電源故障。技術人員在對該皮帶電機開關故障進行多次檢查后發現以下情況：從外觀來看電源開關沒有明顯的異常損傷；開關合閘線圈有點發黑，發出較大的焦糊味道，檢測其電阻為0.9Ω，相比正常值59.5Ω電阻降值較大，線圈表現出了燒熔；WDZ-430EX裝置操作板印刷電路熔斷，具體可見圖1所示。

圖1 故障后的WDZ-430EX保護裝置板

查閱該皮帶電機電氣控制圖發現，WDZ-430EX保護裝置只參與控制回路的工作，保護裝置操作板和開關柜合閘控制線圈通過控制線路進行聯系，故障的燒損主要原因在開關柜控制回路中。根據上述情況基本推斷是因為控制回路故障引發的皮帶電機故障，排除了開關本體機械合閘機構和高壓動力回路故障。

2.2 6kV開關故障原因分析

選煤廠的跳汰機、浮選機和大型振動篩都是采用同類型的電源開關及配套電氣控制和保護回路，自2013年技改投產以來，其他同類型的電源開關設備運行基本穩定，無類似的故障發生，因此必須找出電源開關故障的原因，并對其進行相應的改造消除故障。從電源開關合閘線圈及保護裝置的同型號問題著手，來進行對比分析研究發現，該皮帶電機開關110V DC控制回路與皮帶縱向撕裂電源220V AC控制回路進行了混接，直流和交流電回路沒有進行分開設計，推測交流電回路對于直流電有很大的干擾，產生干擾電壓導致直流回路故障燒毀板卡。

綜合以上的分析，得出全面的故障原因：直流和交流電共用電纜；皮帶保護裝置控制回路設計不合理。

3 針對電源故障提出的改進解決方案

3.1 直交流電共用一根電纜的改進解決方案

從前面故障的原因分析得知，皮帶機就地控制箱至開關柜電纜包含110V直流分合閘控制回路的接線及交流220V皮帶縱向撕裂電源控制回路的接線問題是導致故障發生的主要原因。根據查閱相關的資料和網絡文獻，采用以下的改進解決方案：（1）拆除斷路器輔助接點至皮帶電機就地控制箱接線（如圖2中的虛框顯示的部分）；（2）將就地操作箱內控制回路中All直接引至A1；（3）給皮帶撕裂保護裝置單獨引出工作電源，即使其始終處于通電工作狀態，不隨開關柜合閘和分閘而啟動停止。這樣基本上可以消除直流、交流電壓等級沖突的相互影響。

圖2 改造后控制接線

3.2 控制回路設計不合理的改進解決方案

當皮帶電機啟動指令發出時，開關柜儲能器如果來不及儲能，以及有干擾電壓存在的情況下，開關無法合閘。而開關合閘指令發出，線圈長期帶電致使合閘指令線圈燒毀，并引起綜合保護裝置操作板燒毀。為此，在負荷開關合閘回路串接“未儲能閉鎖接點”（見圖3右上角橢圓圈畫區域），當開關未儲能時開關合閘指令發出無效。

圖3 6kV電源開關電氣改進后的線路圖

4 改造過程及實踐運行情況分析

4.1 改造過程分析

屯蘭選煤廠的主要設備都是采用的6kV電壓等級動力設備，當開關出現故障跳閘時，需要做好6kV開關設備檢修與皮帶機的運行工作，這對維修人員提出了嚴峻的考驗。在改造設計當中，技術人員嚴格控制設計過程，避免控制和動力回路混合交叉的出現；嚴格按圖施工改造，交流、直流裝置電纜需有效隔離，降低維修和管理難度。

4.2 運行情況分析

技術科對直交流電共用一根電纜和控制回路設計不合理問題改造后進行了試運行，從當前的情況來看，工作穩定。選煤廠C8B輸煤帶式輸送機控制運行正常，各指示燈指示正確，無直流和交流電壓的混合問題出現，各回路電壓正常，綜合保護裝置工作穩定。試運行半年期間皮帶機6kV開關運行正常，無一例綜合保護裝置燒損的情況出現。

4.3 效益分析

設備的更換和維修成本大大降低了，同時也避免了因故障導致的選煤廠的停工維修問題的出現，大量節約了人力成本，降低了產品的生產成本，提高了選煤廠產品在市場上的競爭力。

5 總結

本文主要是針對西山煤電集團屯蘭選煤廠帶式輸送機電機電源開關故障問題進行研究，分析故障發生的原因，并提出了相應的改進方案。實踐應用情況表明，試運行半年期間皮帶機開關運行正常，無一例綜合保護裝置燒損的情況出現，此次改進是成功的。公司技術部應該著手對選煤廠主要設備的電氣控制系統做一次全面的梳理，防止設計缺陷問題的出現。