卷揚機亂扣故障分析及處理

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

在我公司石灰工序中，石灰窯將石灰石煅燒，生成石灰及CO2，供給下道工序。而其中卷揚機通過轉鼓纏繞鋼絲繩，提升小車，為石灰窯上料，是保障生產的重要設備。

1 卷揚機基本運行條件及其工作原理

石灰窯每小時上料35車，電氣系統采用換向組件控制正反轉，其型號為ZF-30K-D。同時用S7-200 PLC結合E6CP-AG5C旋轉編碼器界定小車上限與下限，并控制換向組件在上下限時進行正反轉切換。為保障卷揚機的正常使用，卷揚機鋼絲繩頂端設有以光電式接近開關為基礎的防亂扣裝置。

換向組件工作原理：

ZF-30K-D型三相電動機換向組件主回路采用5只MTC 162-16可控硅模塊作為交流開關，電壓過零開通，實現對電動機的啟動、停止，以及正轉反轉的運行控制，如圖1。當卷揚機處于下限時，換向組件接受PLC信號，1、3、5號可控硅導通，電機正轉運行；運行至上限時，PLC再次發出信號，換向組件內部觸發模塊動作，1、2、4號可控硅導通，電機切換到反轉運行。其主電路部分在采用阻容保護的同時還增加了壓敏電阻保護，可以有效的抑制過電壓，防止電動機所產生的感應電動勢對換向組件的沖擊。

圖1 換向組件原理圖

2 卷揚機使用過程中的亂扣故障分析

在卷揚機使用過程中，曾發生多起鋼絲繩亂扣故障，防亂扣裝置未能及時動作，停止電機。致使多條鋼絲繩報廢，并長時間影響石灰窯上料。為杜絕此類故障的再次發生，技術人員對故障原因進行了分析，并結合現場情況對卷揚機回路及防亂扣裝置做出了改進，在此對故障原因和改進方法簡要描述。

2.1 原有防亂扣裝置工作原理

原防亂扣裝置是由光電式接近開關和擋板組成，其是以亂扣時擋板遮蔽光電式接近開關作為工作條件。當發生亂扣故障時，鋼絲繩必然下沉，彎曲的鋼絲繩壓下裝置拉繩，使擋板升高，從而擋住光電式接近開關，使光電式接近開關動作停止電機運行。

2.2 故障分析及原有防亂扣裝置存在問題

多起亂扣故障的原因均為換向組件受信號干擾誤動作，電機不能正常換向運行，當上料小車運行至上限位及下限位時，電機仍不能換向，造成轉鼓與鋼絲繩發生纏繞亂扣。而此時原有的防亂扣裝置并沒有發生動作，經現場分析后發現，光電式接近開關在室外工作時，其性能易受現場環境影響。雨雪天氣和潮濕環境有極大的幾率造成光電式接近開關短路，使原有防亂扣裝置失去作用。同時由于光線反射，光電式接近開關易發生誤動作，導致防亂扣裝置可靠性的降低。同時，在光電開關動作時，換向組件內部電源仍未停止工作，電機繼續運行，造成鋼絲繩亂扣。綜合以上多種情況，原有的防亂扣裝置不但已經無法滿足生產需要，同時還存在加大維修量，使卷揚機不能正常運行等種種問題。

3 亂扣故障的處理和防亂扣裝置的改進

3.1 對接近開關的改進

針對光電式接近開關型防亂扣裝置易受現場環境影響而產生的問題，經過現場分析和研究，將光電式接近開關改為電感式接近開關，相比于光電式接近開關，電感式接近開關由三部分組成：振蕩器、開關電路及放大輸出電路。振蕩器產生一個交變磁場。當彎曲的鋼絲繩壓下裝置拉繩，使拉繩上的金屬擋板接近這一磁場，并達到感應距離的時候，在金屬擋板內產生渦流，從而導致振蕩衰減，以致停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉化成開關信號，觸發驅動控制器件，從而使電機停止運行。電感式接近開關比光電式接近開關性能穩定，不易受外部環境干擾，有力的避免了雨雪等環境因素對設備運行造成的影響。

3.2 對控制回路的改進

將控制回路電源引入換向組件內部電源，使防亂扣裝置動作之后，換向組件內部電源能夠及時停電，如圖2。技術人員結合現場實際情況發現，多次亂扣故障的發生可以綜合概括，換向組件受信號干擾未能正常換向，轉鼓與鋼絲繩已經亂扣，原有防亂扣裝置因現場環境原因，發生誤動作或是動作后依然未能及時切斷控制回路電源，造成電機未能及時換向。現在將控制回路電源引入換向組件內部電源后，發生亂扣故障時，防亂扣裝置動作，同時切斷換向組件內部電源，使電機停止運行，阻止了事故的擴大化，減小了維修和生產回復所需的工作量。

圖2 引入控制回路電源

3.3 對主回路的改進

在卷揚機現場電機引線前端引入分勵脫扣斷路器，如圖3所示。斷路器型號為NDM3-125M/3310 125A。斷路器中帶有分勵脫扣器，其主要用于遠距離操作低壓斷路器分閘控制。它的電磁線圈并聯在低壓斷路器的電源側，并將線圈接入防亂扣裝置常開點中，當防亂扣裝置動作時，常開點閉合，使分勵脫扣器的電磁鐵得電吸動銜鐵，通過傳動機構推動自由脫扣機構，使斷路器斷開，有效的切斷了電機主回路，在亂扣故障發生時，為卷揚機提供了第二重保護。

圖3 引入分勵脫扣斷路器

經過對防亂扣裝置的更換、換向組件電源改造及主回路增加分勵脫扣空開三種改進后，卷揚機獲得多重保護，經長時間運行，卷揚機未發生亂扣故障。

4 運行過程中注意的問題

卷揚機正常使用過程中，一般不會發生亂扣現象，但實際運行時，亂繩、過轍是卷揚機的常見故障。

亂扣現象的發生一般有兩種情況。

4.1 上下限時電機未能停止

此類現象的發生或為PLC程序故障，或為換向組件內部故障，在對換向組件內部電源進行改進并增加分勵脫扣斷路器后已基本杜絕了此類故障發生的可能性。

4.2 鋼絲繩與轉鼓脫扣

此類故障屬于設備問題，應多注意鋼絲繩與轉鼓的維護，及時檢查更換，可有效的降低此類故障的發生幾率。

5 結 語

通過對多次卷揚機亂扣故障的分析和處理，技術人員結合現場實際情況，對卷揚機防亂扣裝置進行了更換，有效的解決了原有防亂扣裝置易受現場環境干擾的弊病。同時，通過將控制電源引入換向組件內部電源和在卷揚機主回路增加分勵脫扣斷路器兩種手段，為卷揚機提供了雙重保護，保證了在亂扣故障發生時，能夠及時切斷電機電源，避免了事故的擴大化。通過對改進后設備運行情況的長時間觀察，改進后的卷揚機能夠長時間穩定運行，再無亂扣故障的發生，經實踐證明，這些改進方案對解決卷揚機亂扣故障是行之有效的。