某地下铁矿山提升机直流调速系统故障处理

2018-02-16陈海军

现代矿业 2018年5期

陈海军

(河钢集团矿业公司常峪铁矿)

某地下铁矿山设计年产铁矿石550万t，年产铁精粉156万t。根据矿床地质特征，结合矿山开采规模，采用主副竖井加斜坡道的开拓系统。设计有主井、副井、进风井和回风井各1条，辅助斜坡道1条。矿井提升机作为矿井开采的关键设备，对于确保井下安全开采具有重要作用。

1 主提升系统设备构成

某铁矿竖井施工阶段采用型号为2JK3×1.5单绳缠绕式提升机，卷筒直径为3 m，卷筒宽度为 1.5 m，传动比为31.5，钢丝绳最大直径38 mm，钢丝绳速度3.7 m/s。配备直流电动机型号Z4-400-32，额定功率为500 kW，额定电压为直流400 V，额定电流1 340 A，额定转速750 r/min，励磁方式为他励，励磁电压220 V，励磁电流12 A。提升机电控设备采用基于西门子PLC控制的直流调速系统，直流调速器采用西门子6RA70系列全数字直流调速器。该矿主提升机的电控系统采用6RA70系列整流器为全数字紧凑型整流器，输入为三相交流电源，输出直流向直流调速电动机的电枢和励磁供电[1-3]。整流器采用单相限工作，电枢由三相全控桥供电，励磁系统采用单相半控桥供电。全数字调速系统主要由全数字调速装置和晶闸管变流器组成，采用西门子全数字调速装置和国产6脉动晶闸管功率单元。矿井提升机的工艺要求提升电动机必须能够正反转，全数字直流电控系统通过电枢反向实现电动机正反转。控制系统采用PLC控制并与全数字直流调速系统、上位机等硬件组成网络，使得各部分信号传递更加方便。

2 常见故障及处理方法分析

(1)故障现象一。可控硅时常损坏。故障原因及解决措施为：①可能是直流调速器整定数据错误，电机堵转倍数和电流过载倍数设置不合理，可查看直流调速器说明书，审核设备参数，重新整定数据；②电控系统运行时存在振荡现象，导致电流环电流过大，烧毁可控硅，可检查电控系统运行状态，消除振荡现象；③电动机有轻微短路现象，过流烧坏可控硅，可检查电动机本体线圈，测量电机直流电阻值，消除短路故障点；④供电系统瞬间过电压现象，造成可控硅烧毁，可检查供电电压是否正常，持续监测电压运行波形，分析过电压原因，消除过电压，并确保装置设定的电压参数与供电电压一致；⑤可控硅散热失效，过热烧坏，应检查可控硅导热胶是否良好，紧固件是否松动，安装好散热片，确保可控硅能够有效散热；⑥系统产生尖脉冲可能烧坏可控硅，应检查控制电路中的电阻是否有开路现象，电容容量有无减小；⑦励磁回路有虚接现象，产生高压击穿可控硅，可检查励磁回路接线是否规范，确保接线端子接线紧固，消除虚接故障点；⑧可控硅质量不佳，频繁烧坏，应更换质量可靠的可控硅。

(2)故障现象二。直流调速器控制板损坏，导致电控系统无法运行，可能是直流调速控制柜内存在感应干扰所致。应完善供配电系统接地，将强电系统接地与弱电系统接地分开，接地电阻分别满足各自要求。采用屏蔽线屏蔽干扰信号，规范控制柜布线，动力线与信号线保持安全间距，防止交叉感应干扰。

(3)故障现象三。在运行过程中，主电机出现声音异常，主电机温度较高，温升加快。原因是电枢电压出现异常、电枢电压波形异常导致电流异常，最终导致主电机工作状态发生异常。出现该类故障时，应首先采用示波器对整流柜输出直流的电压波形进行测量，若发现输出波形不正常，出现断续情况，则需排除整流柜故障。

(4)故障现象四。光电编码器输出脉冲产生错误，导致提升机运行状态不正常。故障原因：①光电编码器产生故障，导致输出信号异常；②光电编码器信号传输线路与其余强电线路交叉敷设，产生信号干扰，导致输出信号产生错误。解决措施有：若是光电编码器损坏，则需更换质量可靠的编码器，降低设备故障率；若是线路干扰影响输出信号，需要检查光电编码器信号传输线路是否采用屏蔽电缆，电缆屏蔽层是否可靠接地，传输线路采用屏蔽电缆并将屏蔽层可靠接地，尽可能将传输线路与强电线路分开敷设，减少信号干扰。

(5)故障现象五。安全回路故障，导致提升机无法正常启动，或安全回路突然断开导致安全制动停车。提升机电控系统中设有安全回路，当提升机正常工作状态被打破时，安全回路能够切断工作电源并进行安全制动。可能的故障原因是提升系统各种保护动作，无法及时复位；也可能是控制回路继电器发生故障造成安全回路不通，提升机启动前准备条件不足等。应检查提升机各种保护是否有动作，消除设备故障后，各种保护动作开关是否复位；检查安全回路是否断电，控制回路继电器辅助触点是否动作灵敏；检查西门子PLC工作是否正常，输出接点是否正常。

(6)故障现象六。励磁回路出现故障，直流调速装置无法启动，提升系统无法正常启动。故障原因可能为励磁相电压故障，励磁回路的熔断器熔断，励磁回路断线等。可检查励磁回路线路，排查出断线故障点；检查熔断器熔芯，排除熔断器熔断故障；采用万用表测试励磁电压，确保励磁电压正常。