一種啟動器故障檢測裝置的設計與應用

張偉柱

(潞安化工集團 王莊煤礦，山西 長治 046031)

QBZ型礦用隔爆型真空電磁啟動器適用于控制交流50 HZ、電壓1 140 V或660 V、容量在296 kVA以下的防爆電氣設備。其工作原理如圖1所示。

圖1 啟動器工作原理

按電機運轉方向的要求，合上隔離換向開關QS，電源接入控制變壓器初級得電，次級9、4兩端輸出36 V交流電，使JDB得電，漏電檢測開始。當主回路對地絕緣電阻符合要求時，JDB內繼電器工作，常開點3、4接通，真空接觸器可投入使用，否則接觸器不能投入使用。當就地自控或集中控制時，按下啟動按鈕SB1，ZJ吸合，36 V電源經ZJ1接點，使真空接觸器線圈KM(CKJ)吸合，常閉ZJ2打開，這樣當磁力啟動器工作時，負荷端電壓不會通過33號線進入JDB內，當真空接觸器主觸頭接通，接觸器線圈KM呈吸合狀態，這時KM2常開閉合自保。運行中，如發生短路、過載或斷相等故障，則JDB動作切斷ZJ的供電線路，使真空接觸器KM立即分斷。停止時，按下停止按鈕SB2，ZJ斷電，ZJ1打開，真空接觸器KM斷開，停止對電機供電。

啟動器在使用過程中，往往容易出現以下幾種故障：①隔離換向開關燒毀；②保護器損壞；③啟動器回路絕緣阻值低，保護器動作；④啟動回路故障；⑤中間繼電器故障。

這些情況造成的表象都是開關不啟動，因故障表象基本相同，需要用排除法解決，處理起來比較麻煩。

綜上所述，啟動器不同的部位發生故障卻存在相同的表象。在排查故障的時候，傳統上只能采取排除法，使檢修啟動器非常麻煩。鑒于此，設計一種啟動器故障檢測裝置，既縮短了故障檢測時間，又提高了故障檢測效率。

1 設計目標及方案

1.1 設計目標

設計一種啟動器故障檢測裝置，實現啟動器故障的自動檢測，可以對QBZ-80、120、200/1140(660)等型號的礦用隔爆型真空電磁啟動器進行檢測，快速判斷出啟動器的故障點，縮短故障排查時間，提高故障識別效率。

1.2 設計方案

啟動器故障檢測裝置的殼體內設置有電源模塊、絕緣試驗模板、保護器試驗模塊和PLC控制器；殼體上設置有絕緣保護試驗端子模塊、隔離換向燒傷試驗端子模塊、36 V交流輸出端子、啟動停止試驗端子模塊、保護器指示燈、隔離換向燒傷指示燈模塊、啟動停止指示燈模塊和關鍵點指示燈模塊。如圖2所示。

圖2 啟動器故障檢測裝置外觀

電源模塊包括變壓器和整流濾波電路，變壓器用于將220 V交流電轉化為24 V交流電和36 V交流電，整流濾波電路用于將24交流電整流成為24 V直流電后為PLC測試模塊供電；36 V交流電通過36 V交流輸出端子分別與啟動器的4號端子和9號端子連接。如圖3所示。

圖3 電源模塊

絕緣和保護器試驗模塊包括整流橋模塊、測試電阻、歐姆表，測試電容和保護器指示燈L1；整流橋模塊的輸入端與36 V交流電連接，輸出正端分別經測試電阻、測試電容和歐姆表后與輸出負端連接；測試電容的兩端通過絕緣保護試驗端子模塊與啟動器的負荷側的相間接線端子連接；保護器指示燈的兩端通過絕緣保護試驗端子模塊分別與啟動器3號端子和9號端子連接；啟動器隔離換向開關的一端三相并聯后通過隔離換向燒傷試驗端子模塊與PLC控制器的1M端子連接，另一端的三相通過隔離換向燒傷試驗端子模塊與PLC控制器的I0.0端子，I0.1端子和I0.2端子分別連接；啟動器的9號端子通過啟動停止試驗端子模塊與PLC控制器的2M端子連接，3號端子和7號端子通過啟動停止試驗端子模塊與分別接入PLC控制器的I1.5端子和I1.6端子分別連接，隔離換向燒傷指示燈模塊、啟動停止指示燈模塊和關鍵點指示燈模塊分別與PLC控制器的輸出端子連接。如圖4所示。

圖4 絕緣和保護器試驗模塊

隔離換向燒傷指示燈模塊包括綠燈L2和紅燈L3，綠燈L4和紅燈L5以及綠燈L6和紅燈L7，啟動停止指示燈模塊包括綠燈L8和紅燈L9，關鍵點指示燈模塊包括紅燈L10和綠燈L11；綠燈L2、紅燈L3、綠燈L4、紅燈L5、綠燈L6、紅燈L7、綠燈L8、紅燈L9、紅燈L10和綠燈L11的一端與PLC控制器的L端子連接，另一端分別與PLC控制器的輸出端子連接。

絕緣和保護器試驗模塊包括3個整流橋模塊、3個測試電阻、3個歐姆表、3個測試電容。3個整流橋模塊的輸入端均與36 V交流電連接，輸出正端分別經測試電阻、測試電容和測試歐姆表后與輸出負端連接；絕緣保護試驗端子模塊包括第一、第二、第三、第四絕緣保護試驗端子組；3個測試電容的兩端分別經第一、第二、第三絕緣保護試驗端子組與啟動器的負荷側3個相間接線端子連接；保護器指示燈的兩端經第四絕緣保護試驗端子組與啟動器3號端子和9號端子連接。和PLC連接后如圖5所示。

圖5 PLC控制器的電路連接

隔離換向開關燒傷后一般是一相或兩相不通，通過PLC控制器和直流24 V電源可以對隔離換向開關的燒傷情況進行判斷，通過將隔離換向開關三相的兩端分別接入PLC控制器，可以由PLC控制器判斷三相的通斷情況，然后根據三相輸入的通斷情況，利用程序設定對應指示燈的得電情況。即三相中的某一相接通時，輸出信號控制對應的綠燈發光，不通時輸出信號控制對應的紅燈發光。通過兩次正反操作，根據隔離換向燒傷指示燈的亮、滅情況可輕松判斷其好或壞。

啟動停止回路和關鍵點之間有一個公共點為9號端子，啟動停止回路另一端是3號端子，關鍵點是7號端子。通過將啟動器的9號端子線接入PLC控制的2M端子，3號端子和7號端子分別接入PLC控制器的I1.5端子和I1.6端子，可以接收啟動停止回路和關鍵點的通斷信號，通過對PLC進行設置，可通過這兩個端子輸入的通斷信號輸出信號控制啟動停止指示燈模塊7和關鍵點指示燈模塊8的亮滅情況；一般設定輸入接通信號時亮綠燈，不通時亮紅燈。則對啟動停止回路進行測試時，先按一下啟動再按一下停止，若綠燈先亮，紅燈不亮；隨后待按下停止按鈕后，綠燈滅紅燈亮，則表示正常；關鍵點測試時，應按下啟動器的中間繼電器，若按下前紅燈先亮，按下后紅燈滅綠燈亮則表示關鍵點無故障。

2 啟動器故障檢測裝置的創新點及應用效果

啟動器故障檢測裝置利用啟動器工作原理，結合PLC和相關模塊、指示燈完成啟動器的各種故障一次識別，就像汽車4S店里用電腦檢測汽車故障一樣，避免了以往用萬用表、兆歐表等儀器多次檢測的麻煩。通過在王莊煤礦機修廠應用，可對QBZ-80、120、200/1140(660)等礦用隔爆型真空電磁啟動器的多種故障原因進行一次性識別，提高了啟動器檢修效率，減輕了工人勞動強度。

3 結 語

啟動器故障檢測裝置可以對啟動器的多種故障原因進行識別，縮短了故障排查時間，提高了啟動器檢修效率，可以廣泛應用于QBZ型防爆型真空電磁啟動器的檢修。通過進一步開發后，值得在煤礦井下檢修工作中推廣。