斗轮机悬臂电机开关频繁烧毁对策研究

汪立

摘 要：本文介绍了某电厂A、B斗轮机悬臂皮带电机开关在取料过程中都出现频繁跳闸烧毁的共性故障，通过分析确定了斗轮机尾车后退限位接近开关在大车行走时信号不稳定，且悬臂皮带电机PLC逻辑设置不合理造成两台斗轮机的悬臂皮带电机开关经常跳闸甚至烧毁，为避免斗轮机悬臂皮带电机再发生此类问题开展了相关研究，并提出了处理方案，同时也为斗轮机悬臂皮带电机开关频繁故障提供了一种解决方法。

关键词：悬臂皮带电机开关；频繁跳闸；限位接近开关；PLC逻辑

中图分类号：TD528 文献标识码：A

现代发电企业对煤场管理非常重视，对斗轮机堆取料的精准控制就显得尤为重要，合理的燃煤掺配，不但可以保证机组的安全运行，并且可以为电厂节省燃煤，降低煤耗，增加利润，故斗轮机在互相配煤过程中的动作正常、准确无误则非常重要。懸臂式斗轮机是一种在轨道上行走的大型机械设备，悬臂皮带机是斗轮机的重要组成部分，是煤炭输送过程中的关键设备之一。

1.情况介绍

某火力发电厂日耗煤量巨大，其斗轮机发挥了极其重要的作用。该厂共有两台堆料能力1750t/h、取料能力1000t/h的悬臂式斗轮机，斗轮机的悬臂皮带电机电源由斗轮机变低压侧400V母线提供，斗轮机变高压侧为6kV，容量630kVA。斗轮机的悬臂皮带电机开关从基建开始经常出现频繁跳闸甚至烧毁的故障，给输煤系统的稳定生产造成了很大的影响。

2.故障描述

2016年5月10日23时30分，输煤程控自动模式下启动A、B系统进行配煤作业，B斗轮机配煤作业正常。5月11日00时20分，B斗轮机悬臂皮带电机运行中突然停运，现场检查发现回转电气室内B斗轮机悬臂皮带电机开关跳闸，检查电源开关、电机及电缆无异常后再次启动B悬臂皮带电机，B斗轮机全部失电，高压侧6kV FC开关负序过流保护动作跳闸，再次检查发现悬臂皮带电机开关已烧毁造成A相缺相。

2016年5月12日13时00分，A斗轮机检修完后将煤反转至煤场，启动悬臂皮带电机后电源开关随即跳闸，检查A悬臂皮带电机开关无异常后继续进行混配煤作业，19时00分，A斗轮机悬臂皮带电机又不明原因跳闸，此时检查电源开关A相已缺相，5月13日12时45分更换电源开关并检查电机及电缆无异常后空载试转正常。

3.故障分析

3.1 故障检查

自基建以来，该电厂的两台斗轮机悬臂皮带电机多次发生电源开关跳闸烧毁的故障，A、B斗轮机各发生过一次悬臂皮带电机电源开关跳闸后不更换开关引起6kV开关越级跳闸的情况。两台同厂家同型号的设备频繁发生相同的故障，几乎每两个月就会发生一次开关跳闸烧毁事故，且多次更换电源开关仍未解决问题。电厂人员从设备共性方向入手进行检查对照发现，跳闸后如果不更换悬臂皮带电机电源开关，再启动悬臂皮带电机时就可能越级跳6kV开关；另外，司机在操作上煤过程中发现画面时常有取料信号在闪烁，与此同时，在回转电气室外的工作人员能听到A斗轮机悬臂皮带电机开关柜内有接触器断开又吸合、紧接着又有断路器跳闸的声音，皮带随即停止运行。

斗轮机悬臂皮带电机的控制采用PLC控制，PLC的取料信号由接近开关提供，悬臂皮带电机的启停由PLC逻辑实现。

既然取料信号存在闪烁，就考虑接线松动或信号受到干扰，检查二次回路无异常，再检查PLC逻辑，发现悬臂皮带电机运行过程中存在“尾车下降限位左、尾车下降限位右、尾车上升限位左、尾车上升限位右、尾车后退到位、挂钩信号左、挂钩信号右”误发信号，且取料信号闪烁时有悬臂皮带电机电源接触器分合的现象，由此确定取造成料信号闪烁的原因为接近开关信号不稳，取料信号在PLC上时有时无，根据PLC的逻辑：当取料信号发生时，判断大车前行后退已到位，触发继电器断开悬臂皮带电机电源接触器。

经过反复观察，两台斗轮机的悬臂皮带电机都存在一个相同的现象，斗轮机悬臂皮带电机在取料运行时，由于大车在前行后退过程中尾车后退限位接近开关与尾车后退连接拉杆接近片之间产生了相对位移，导致尾车后退限位信号不稳定，因此PLC程序判断尾车不在取料位，停止斗轮机悬臂皮带电机运行，又由于PLC程序中悬臂皮带电机启动指令为长信号，而尾车后退限位接近开关信号在短时不稳后立即恢复正常，且PLC程序中没有设置尾车取料位故障停止悬臂皮带电机后需要复位才能再启动运行的逻辑，因此，尾车后退限位信号不稳定是造成斗轮机悬臂皮带电机频繁启停的直接原因。

3.2 原因分析

断电时，电机中电流变化产生了自感电动势，根据楞次定律，自感电动势方向总是阻碍电流的变化，表现为电流减少时自感电动势方向为阻碍电流的减少，所以，电动机断电时，自感电动势方向与电源电动势方向相同。从能量角度看，自感电动势是铁芯中储存的磁场能量需要释放，自感电动势高，表明磁场能量释放得快，如果没有自感电动势产生电流的回路，自感电动势将达到很高的数值；停电后电动机旋转方向不变，电动机变发电机运行，产生的反电动势方向也不变，自感电动势与反电动势方向相反，自感电动势仍存在，断电后很短时间内自感电动势比反电动势高，电流将按照原方向流动，即自感电动势对电机转子做功，自感电动势释放铁芯磁场能量时间很短，之后才是反电动势做功使转子快速停转。然而现在的状况是断电后又立即通电，在合闸瞬间电机属于重载启动，旋转磁场以最大的速度切割转子绕组，使转子绕组感应起可能达到的最高电势，因而，在转子导体中流过很大的电流，这个电流抵消定子磁场的磁能，定子为了维持与电源电压相适应的原有磁通，根据磁势平衡原理（I1N1=I2N2）定子电流也增得很大，甚至高达额定电流的4～7倍。

3.3 结论

类似悬臂皮带电机这样的AC4类负载，电机出现电动和发电状态的交替及点动时，该类负载的运行电流在状态切换的时候电流很大，电动机断电时，自感电动势方向与电源电动势方向相同，通电时回路连通，电流沿环路叠加，导致空开在频繁切断大电流时出现了触点的烧蚀，磁通变化引起的大电流叠加是随机的，造成的空开断相也是随机的。

所以，电机电源开关多次过载跳闸后触头产生了烧蚀，再启动悬臂皮带电机时开关缺相产生负序电流，造成高压侧6KV开关负序保护跳闸。

4.解决方案

4.1 由于机械磨损及积煤影响，大车在行走时与尾车产生相对位移，接近开关感应不良而误发信号，重新焊接尾车后退限位开关，缩短接近开关至接近片的距离，调整后使后退限位接近开关与接近片对正。

4.2 在悬臂皮带电机取料堆料PLC控制逻辑中增加悬臂皮带电机故障停运后需要人工复位才能再启动的逻辑。

4.3 对频繁启动的重载电机选择电源开关时可以大一级。

结语

调整尾车后退限位开关接近片的位置后，大车在后退过程中与尾车后退连接拉杆接近片之间不再产生位移，尾车后退限位信号稳定，再通过在悬臂皮带电机取料堆料PLC控制逻辑中增加的停运后复位再启动逻辑，效果非常好，近半年来再也没有发生此类故障。另外，加强各限位开关的定期检查，并及时清理感应器上的积煤积粉，防止限位开关和感应装置在煤泥中运行，导致限位失灵。

参考文献

[1]GB50171-2012，电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范[S].

[2]DL/T774-2004，火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程[S].endprint