一起传动装置主电机编码器损坏跳电事故分析

程丽娟，竟静静，何强龙

（1.新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆兵团兴新职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

某厂精轧机组下辊生产中发生了传动主电机编码器损坏，装置跳闸停机故障。现场设备技术人员对设备进行了检查，第一次精轧第四道次抛完钢后跳电，下辊主传动报警，根据经验现场技术人员检查主传动柜内同步电源（106V）正常，又到35kV的PT柜检查保险未熔断，通知生产继续轧钢。第二次下辊主传动报警，检查主传动柜内同步电源开关均正常，紧固线路未发现接触松动，通知生产继续轧钢。对SA60模块状态及其插槽紧固，未发现异常，通知生产模拟轧钢，运行过程中启动电流过大，抛钢后下辊又跳电，被迫停产开始检修。更换SA60模块，检查测试SA60模块上部电源、连接线路，对SA60模块到EP22板上连接排线重新插拔、检查，对电源控制柜内的线路检查，断路器测试，线路紧固。最后更换主电机编码器后设备再次投入正常运行[1]。主电机编码器由于安装质量差，造成编码器损坏是本次事故的直接原因。

1 事件处理

第一阶段；主要检查同步电压，柜内接线。

精轧机曾经由于35kV PT柜内的保险熔断，同时报出上述A相、B相、C相故障。现场电工根据经验2次检查，都未发现问题，通知生产继续轧钢。因为精轧机上下辊主电机共用一个同步电源，如果同步电源有问题应该上、下主传动柜都会报故障，电气工作人员继续检查下辊传动柜，再次测量下辊同步电源三相平衡106V，送电将未轧完钢板送过精轧机。当现场电工触及同步电源Q20开关上端时，下辊又跳闸。控制回路停电，将Q20开关上端线紧固，Q20开关和Q21上端并线，在紧固时螺丝刀旋转了90°，认为应该线送有虚接的可能。送电后进行模拟，现场电工用试电笔触动Q20开关上端线没有跳闸，认为问题解决了通知生产开始轧钢[2-3]。之后运行过程中启动电流过大，抛钢后下辊又跳电被迫停产开始检修。

第二阶段：主要更换各种板卡。

检查人员认为SA60模块正常，继续更换备件EP22电流控制卡，模拟轧钢，还是出现跳闸，有时还伴随过电流出现，认为EP22电流控制卡没有问题，又将原来EP22电流控制卡换回。在模拟轧钢过程中，分析PDA下电机启动跳闸时电流、速度曲线，发现下辊启动电流较大，电机启动声音较大，电机速度到-4m/s时，速度实际值不稳定，跳闸前电流已有很大的波动[4]。

更换SA20板卡，再次检查EP22板卡，对SIMADYN D机架与SA60之间的排线进行通断检测，线路紧固均未发现异常。将下辊主电机开环低速运行，用示波器分别检测A、B、C三相电流的实际值和给定值波形，电流实际值跟随给定值较好，三相波形近似。为了快速判断问题，将A相脉冲电缆插到B相SE20.2插槽上，将B相脉冲电缆插到A相SE20.2插槽上，测B相脉冲放大板电压正常，A相电压为0V仍然是0V，判断A相柜内脉冲线有问题，用万用表检查电缆通断都是好的，插上就是没有电压，以为插板没有插到位，或内部焊接虚接，打开盒盖检查均为正常。从粗轧将脉冲电缆拿来测试，A相6通道电压还是0V，判断为柜内故障将电压拉至0V。将6通道二次侧断开，换上脉冲放大板也没有问题，对A相从柜6通道测量电压正常温升也不是很高，认为晶闸管有问题[5-6]。用万用表对晶闸管门极和控制极测量全都正常，将A相主柜功率柜打开检查，接线没有松动，单个柜晶闸管也没击穿。

企业工程师到达现场后，先对现场上辊触发板6通道发热烧毁原因分析排查，最后确定为A相触发板的多上了一个中间触发板的螺栓，垫片磨破绝缘搭接电路板造成短路，烧毁6#通道的三极管，并对上下辊的触发板进行测试，上辊触发板均正常。下辊A相主柜上触发板的一路无脉冲信号，恰好是没有替换的脉冲放大板，更换下辊触发板后，通知生产模拟均正常，企业工程师在此期间对精轧下辊的电流、电压、关断信号、编码器信号监控均正常，也对上辊的电流、电压、关断信号、编码器信号监控均正常，后多次模拟精轧上下辊都未跳电，最后通过检查检修正常轧钢。

2 事件分析

2.1 技术方面原因

（1）主电机编码器由于安装质量差，造成编码器损坏是本次事故的直接原因。实际编码器径向偏心大于0.2mm，按HUBNER要求FGH6KK编码器安装径向偏心小于0.05mm。（2）根据多次跳电时的PDA波形图形，可以看到电机速度多在负4m/s时波动较大、频率相同，非常有规律，并在减速过程中发生跳闸。如果脉冲放大板故障，有可能造成功率单元熔断器损坏，而且故障应该无规律随机性强。（3）由于更换脉冲放大板时造成印刷电路板线路短路，致使事故扩大烧损几块脉冲放大板。

由图1可以看出，正常时G，K端接收来自SE20.2脉冲板的触发脉冲信号，三极管处于高频开关状态，三极管的功耗较低。当G，K端被短接时，三极管处于长期导通状态功耗上升，三极管和4.7kΩ的电阻发热而损坏。如果编码器零标记脉冲丢失，电流模型也会使得转子磁场的位置角计算错误，从而导致电流调节器失控。如果编码器零标记脉冲丢失，电流模型也会使得转子磁场的位置角计算错误，从而导致电流调节器失控[7-8]。此外，在电压前馈控制环节需要速度信号完成前馈电压修正值的运算，如果编码器发生丢脉冲现象，前馈电压修正值计算错误使电流调节波动。

2.2 管理方面

（1）设备调试期间，人员管理不到位，未合理安排人员跟上厂家调试没有掌握测试触发板好坏的方法。（2）备品备件管理不到位，关键性备件储备不够，处理事故时只有拆除粗轧机备件。（3）处理事故过程中，管理不到位，造成人员混乱，不能有效的组织专人负责，造成精轧机上辊连续烧损5块板卡。（4）软件管理不到位，对备份的程序不能确认是否是最新程序。（5）事故处理过程中，安全监督不到位，都由宝冶人员对高压柜送电。（6）事故处理过程中，处理人员对图纸、资料和控制系统不熟悉。

3 事件启示及思考

（1）定期检查编码器振动情况，要求径向跳动小于0.05mm。（2）交-交变频传动系统中设置有开环方式功能，这对检查速度反馈回路的故障非常有用，当发生速度反馈回路的故障时，开环方式下就地转动电机，用示波器检查脉冲发生器的脉冲，正常时转子角是连续的锯齿波，且应该是从0°增加到360°，如果检查出无脉冲或发现检测出的波形不正常(A，B两踪脉冲的相位不对)，应检查脉冲发生器及其接线。

4 总结

在本文中详细的介绍了事故发生的过程及原因，以及处理过程，通过此次事故的发生我们发现如果可以对直流电机结构的机构及它的原理有详细的了解，遇到事故时才可以及时快速的解决处理。综上所述，如果对直流主电机所实施正确维护、保养，对各类报警正确处理，此类事件会大幅度降低或消除。本文给直流电机的现场使用者提供一些参考，以免产生不必要的损失。