管式皮带机两起电气故障的原因分析

郭恒民

（平原同力水泥有限责任公司，河南 新乡 453011）

1 系统介绍

我公司日产5000吨熟料生产线2005年4月投产，配套年产100万吨水泥粉磨站2006年建成投产。粉磨站建在老厂区，相距熟料生产线2200多米，熟料采用管式皮带（简称管皮）传送，型号是华泰重工的DG350-2200系列。管式皮带采用三台315kW变频电机拖动，两台安装在皮带机头部，分为主、从驱动电机，通过减速机同轴驱动；另一台安装在皮带机尾部。运行频率可在16～50Hz之间调整，配电系统采用两端控制，皮带机头部和皮带机尾部各用独立的变频柜，分别用西门子S7-300系列PLC和触摸屏形成人机控制界面，通过光缆连接两台PLC组成局域网，以管皮头部PLC为主站，尾部PLC为从站，实现同时起动、停止和同步运行。

2 故障一

2.1 故障现象

设备正常运行过程中，突然出现跳停，查尾部界面故障信息，显示尾部变频故障和通讯故障。故障复位后重新开车，设备能够正常运行，但是十几分钟后故障再次出现。

2.2 原因分析

虽然是两个故障信号，但是根据以往的经验和故障现象来判断，尾部变频器出现故障的可能性不大，故障原因可能会出现在信号传输的环节上。信号传输如图1所示。

图1 管式皮带信号传输图

2.3 处理过程

（1）由于管式皮带的主站与从站之间的通讯信号是通过光缆传输的，可能会受到外界干扰，于是将尾部配电柜系统接地线全部检查一遍，结果发现并无松动现象。为了设备的安全，又将系统重新接地，故障依旧。

（2）PLC与变频器之间是双工通讯，从变频器接收信号，到将信号反馈给PLC，时间间隔过长，也会出现通讯故障。将尾部变频器上接受时间由10us调至100us，设备可以开起，但运行时间只有2～3min。更换PLC与变频器之间的连接光缆，故障并未消除。

（3）管皮头部PLC到管皮尾部PLC之间的连接光缆有两个光电转换器，此装置有两组通道和一个24v电源，经测量，电源没有问题，换另外一组通道后还是有故障，更换新的光电转换器后故障不能排除。

（4）借助专业的检测工具，测量管皮头部PLC到管皮尾部PLC之间的连接光缆，发现在某一点光信号丢失，仪器显示故障点距管皮尾部300m左右，找到后重新融接，故障消除。

2.4 小 结

此故障是连接主站和从站之间的光缆中间某点接触不良，导致信号传输不畅而形成的，故障点为安装时的一个接口。融接时一定要保证质量，防止故障再次出现；同时还要做好防水、防灰、防鼠等防护工作，防止外部因素对接口的损坏和影响。

3 故障二

3.1 现象

皮带机正常开车，当运行到40Hz左右时，皮带机跳停，变频器报故障为直流母线过电压，控制柜触摸屏上所显示故障为头部主变频故障，复位后设备正常，再次开车，故障现象依然如此。

3.2 原因分析

系统采用的是闭环控制，如图2所示。

图2 管式皮带电机闭环控制图

变频器通过控制自身输出电压来调节电机转速，当电机转速一直不能到给定值时，变频器会不断提高自身输出电压，最终导致出现直流母线过电压故障。电机的转速反馈是由装在电机尾端轴上的编码器完成，当编码器固定不牢或者不够灵敏时，就会出现“丢速”现象。

（1）编码器固定不牢时：转速低时，编码器可以与轴一起转动，当随着Hz数增加、电机转速提高时，编码器会出现转速跟不上，从触摸屏上表现为头部从电机Hz数上升正常，而头部主电机Hz数上升到一定数值后会上下浮动，最终导致跳机。

（2）编码器不够灵敏时：会出现Hz数的跳跃式上升而不是慢慢上升，也会出现直流母线过电压现象。

3.3 处理方法

将头部主电机尾端散热风扇拆下，用内六方对固定螺丝进行固定，当故障还不能消除时需要进行更换，更换时需要注意以下几点：编码器与电缆相对应的颜色必须记清楚；编码器的信号线在散热风机内，需要注意不能让风叶打断；固定编码器的螺丝比较小，现场环境一般比较恶劣，掉在地上不容易找到。所以拆卸时需要小心保存。

3.4 小 结

此故障为设备长时间运转及设备震动造成，这就要求维修人员在检修时需要定期进行检查固定，这样就能很好地避免此类故障，从而使设备更加正常、平稳运行。