桥式起重机电气设备故障防治方案研究

2018-02-09王晓林

设备管理与维修 2018年2期

王晓林

（唐山中厚板材有限公司炼钢部，河北唐山 063610）

0 引言

电气设备既是起重机械的动力源泉又是起重机械的神经中枢，它是变压器、断路器、变频器、电力线路、电机等设备的统称。电气设备在使用过程中，随着设备的磨损老化，伴有现场环境的变化、人为及设备本身质量等诸多因素会导致一些故障发生。起重机发生电气设备故障将直接造成起重机无法使用，甚至导致安全事故。因此对起重机电气设备故障进行分析研究，制定出合理的预防措施十分必要。

1 起重机电气设备的故障原因

电气设备可能产生很多种故障现象，任何一种故障现象又都可能由一种或几种原因引起。下面介绍几种常见的电气设备故障原因。

1.1 运行环境引起的电气故障

对起重机电气设备运行影响较大的环境因素包括粉尘、温度、湿度。其中，粉尘对应的故障现象多表现为触点接触不实，相间短路、线间接地等。由温度、湿度异常引发的故障大多表现在变频器、定子调压装置等调速设备上，温度报警、晶闸管过热、电机热保护等等，此类故障往往在断电几分钟后可自动消除，增加了维检人员对设备故障点查找的难度。

1.1.1 粉尘对起重机电气设备的影响

粉尘是电气设备的大敌，尤其在冶金行业，生产过程中产生的多为矿物性粉尘和金属性粉尘。此类粉尘比阻较低，在电气设备周围凝集、沉降，会破坏电气设备绝缘强度，线路过电压或电气操作过程中容易造成电气击穿短路事故。例如：某些钢铁企业，为防止大吨位冶金铸造起重机远距离输配电产生压降，多采用3 kV高压输电，工厂粉尘凝集在滑触线高压瓷瓶表面较多时容易造成瓷瓶击穿，从而构成断电事故。

粉尘亦是造成开关类电气设备触点接触不良的重要原因。起重机中接触器、继电器等电气件数量较多，粉尘通过缝隙聚集在铁芯表面形成油泥，油泥导致动静铁芯接触不实而产生机构打点、异响等现象，触点吸合产生的大电流拉弧加快了触点烧蚀速度，从而引发缺相、触点粘连等事故。铁芯接触不实极易憋烧接触器线圈。

1.1.2 温度对起重机电气设备的影响

季节变换、高温熔融金属、成垛高温钢材等诸多因素使起重机运行环境温度骤冷骤热。滑触线是受环境温度影响最大的电气设备，其材质分为铜体和钢体2种：铜的热膨胀系数是1.8，钢的热膨胀系数是1.5。无论哪种材质，滑触线均存在热胀冷缩的弊端。安装滑触线补偿器是解决这一问题的重要途径。

1.1.3 湿度对起重机电气设备的影响

湿度对起重电气设备的影响主要是降低绝缘强度、加速金属腐蚀。某些沿海地区，在进入雨季后空气中带有盐碱度的水分附着在绝缘材料表面，使电气设备的绝缘电阻降低，设备的泄漏电流大大增加而造成绝缘击穿。某钢铁企业发生过两起主起升动滑轮撞击卷筒事故，事故发生时司机已将手柄拉回零位，但吊钩继续上升，最终撞碎滑轮片，事故发生后再次试验主起升及限位保护均无异常。经分析，两次事故发生时均为阴雨天气，电源零线经主起升限位器进入上升继电器线圈，线圈另一端是火线公共线，双线构成220 V控制回路。最终利用500 V的MΩ表遥测限位电缆，发现限位电缆对地绝缘仅为0.1 MΩ，判断限位电缆接地是造成两次事故的直接原因，而空气湿度多是诱发事故的重要原因。

1.2 接线可靠性不到位引起的起重机电气故障

接线可靠性不到位不单单指接线螺栓或接线端子紧固不到位，还包括导线连接点表面氧化、焊接不良、模块或插件松动、接触簧片弹性退化等。它一般是由连接处松脱、氧化、发霉引起的。接线可靠性不到位尤其在起重机电气设备上经常发生，起重机大小车行走、起升机构抻车、电磁吊吸放料等操作均会引起车体振动。振动是螺栓松动、焊接点开焊及模块插件松动的罪魁祸首。以定子调压装置为例，设备维修人员日常查看定子调压装置故障记录时会发现装置一段时间内偶尔报一次或几次上升失速、下降超速、下降制动超时、主令错误等故障信息，此时维修人员不必急于更换相应的控制单元，只需停电后将各控制单元逐一插拔一次，监护运行一段时间，故障信息往往不再出现。

1.3 线缆防护不到位引起的起重机电气故障

线缆防护不到位容易造成导线绝缘层破损、导线虚连甚至折断，与1.2中接线可靠性不到位统称线路故障。当发生线路故障时，电气线路会发生接触不良、时通时断、严重发热等现象。接触不良是一种常见而又使维护人员头痛的故障，故障症状类似于开路，但却具有一定的偶然性，故障的初期极难被发现。

因接线可靠性不到位和线缆防护不到位导致的起重机故障类型很多，一般包括给不上主接触器、某机构无动作、机构速度过缓、动作无力、传动部件异响等，严重时将导致电机烧毁。

1.4 备件更换不及时引起的电气设备故障

电气设备性能各异，构造及材质各不相同。随着起重设备长期运行，各部件磨损老化的周期也不相同，做到对设备运行状况时时掌控非常困难。备维修人员可通过查车时的一些设备运行表象成功发现一些设备隐患，也可通过积累一些长期消耗备件的更换周期来预防设备故障。但是，随着起重机工作量、运行环境及线上备件材质的突然变化，极易导致维修人员产生误判，从而引发电气设备故障。

例如：某公司一部90 t的冶金铸造吊，平均每4个月更换一次集电器铜滑块，电气维修人员在2017年5月30日查车时发现，下相集电器滑块厚度磨损至1/4，已达到更换标准。但考虑到6月1日该车有定修计划，并且该车的滑块4个月仅磨损了3/4，所以维修人员未坚持立即更换。5月31日晚，该下相集电器滑块碎裂，集电器架子将整段滑触线刮坏，造成一起较大设备事故。

同类设备事故很多，一台电机定转子烧毁，究其原因往往是因为某个接触器的某相触点磨损严重更换不及时而引起定子回路或转子回路开路。

此外，引起起重机电气设备故障的原因还包括备件质量问题、操作使用不当及受外界其他因素影响等。备件质量问题包括备件产品质量、备件安装质量、备件选型不当。由备件质量问题发生的设备事故主要是因为备件上线前的质量验收环节疏漏或备件安装时过程验收不到位。所以在备件上线前，首先要做到参数校正，保证备件规格型号和地脚尺寸无误，其次是仪表测量，保证备件的绝缘、通断、阻值等数据达标，然后是在有条件的前提下进行线下试用。

2 起重机电气设备故障预防

起重机电气设备存在着诸多不可靠因素，为保障起重机正常运行，适时消除这些不可靠因素是电气维修人员的目标。但过于执着地追求某一项非重点工作，往往使维修人员顾此失彼，长期处于疲劳状态，最终设备故障率得不到有效降低。

图1是某钢铁公司2017年发生的所有起重机电气故障比例：仅线路故障2项便占所有故障的近50%，因环境因素和备件更换不及时发生的电气故障各占15%左右，因备件质量问题引发的电气故障占10%，其他原因的电气故障占10%。

图1 起重机电气故障比例

2.1 合理组织定期检修

定期检修旨在处理日常点检无法完成的项目。主要包括起重机电气控制盘、电阻箱的断电吹扫及接线端子紧固；电机定转子接线的紧固，转子滑环、碳刷架积尘的擦拭清理及定转子绕组的绝缘值测量；滑车轮、电机轴承的在线加油；对车体防护不到位的线缆进行防护优化；视部件老化程度更换整体备件，例如接触器、托缆滑车、集电器等；高压开关及高压变压器的预防性试验。检修时应注意4点。

（1）接线端子紧固项目应安排在春秋季节交替时进行，至少保证春秋各1次。

（2）对裸漏在外尤其车体拐角、油浸、高温等部位，线缆应布置线槽或穿线管，对长期拉伸、摆动的线缆应远离尖锐物体并有效固定。为托缆滑车及轨道定期加油是避免因滑车卡阻而抻折托缆的有效方法。

（3）对触点烧蚀速度过快的接触器应整体更换或扩容改造。

（4）制定电机专项管理规定，利用检修时间对在线使用超周期的电机进行下线保养。

2.2 运行环境的治理

运行环境的治理分别包括粉尘、温度、湿度的治理，需做到3点。

（1）在定期组织起重机电控盘面、分线箱体等设备吹扫紧固的同时，更加有效的做好盘面、箱体的密封措施。

（2）电气仓内设置空调及除湿机设备，定期清理空调滤网，保障电气仓温湿度适合电器运行。

（3）起重机电控设备的合理选型是预防电气事故的重要手段。起重机调速方式包括串电阻调速、定子调压调速、变频调速3种，其中：串电阻调速对现场粉尘、温度、湿度要求较低且价格低廉，但不适合单独使用在大吨位起重机上；通过定子调压装置与电阻器的配合使用可满足大吨位起重机起升机构的使用，对环境温度、湿度及粉尘要求适中，价格偏高；变频器控制是现阶段起重设备的主流技术，可满足各吨位起重机的使用，但价格较高，对环境温度、湿度及粉尘情况要求较高。

2.3 推进技术革新

目前很多公司花大力建设设备物料清单系统，设备物料清单系统是通过在系统中编辑设备上线时间、使用寿命、装机量、年消耗量等条件，加强设备基础管理工作。设备物料清单系统可提醒设备维护人员某个部件已到达更换周期，借助软件力量避免设备漏检问题，也使备件使用情况更加可视化。此外，针对冶金行业，起重机加装安全监控系统作为一项起重机械新技术国家已出台正式标准，国家质检总局和国家标准化管理委员会要求冶金铸造吊装需安装安全监控系统，安全监控系统主要包括对起重设备的工作次数、频率等数据进行采集汇总，对各机构电压、电流、速度进行采集，显示起重机各机构实时状态，此外系统还具有故障记录、故障查询功能。安全监控系统的投入使得起重机电气故障的诊断排查更加高效、快捷。