李家峡水电站桥机故障分析和处理

刘卫民

摘要：介绍了李家峡水电站厂房起重桥机电控系统改造项目情况，重点阐述了3号机组转轮改造A级检修过程中，利用厂房桥机操作起吊设备过程中，桥机频繁出现不动作的分析处理，以供探讨和交流学习。

关键词：桥机;PLC;通讯干扰

于2017年7月由杭州华新机电工程有限公司进行了2台桥式起重机整车电气设备（含配套机械设备）的改造设计，在3号机组转轮改造A级检修期间，通过试运行发现桥机频繁出现不能动作的严重故障，以至无法正常使用，严重影响了机组检修进度。本文基于这一背景，对桥机进行了故障分析和处理，成功找到了问题原因，解决了桥机故障。

1桥机系统简介

2017年7月李家电站桥机整车电气设备（含配套机械设备）进行了改造，将原来“继电器+电阻”降压启动控制方式改造成“PLC+变频器传动+逻辑控制+通讯控制”组成的控制系統，其PLC控制系统实现整车运行的时序逻辑控制。

1.1供电

桥机的电源由大车绝缘安全滑触线提供，经过桥机上的隔离开关后分为动力、控制和照明三部分，进线处设进线隔离开关，然后分两路，配电控制回路中，设有整机电源的起动、停止、电锁、紧停开关、电源指示、安全开关及紧急限位开关等环节，设有相序监测、缺相、短路、漏电（对检修插座部分）、过流、过负荷、过欠压、接地及失压保护。当供电电源中断时自动断开总回路。

检修及照明回路与工作回路分别供电，这样主回路检修时检修电源可以正常供电。

1.2系统集成

（1）整机采甩施耐德的PLC通讯控制（PROFIBUS），各机构设置分站，从而使控制线的连接以及元器件减少，对数据采样的误差基本上为零。元器件减少使得整机的无故障运行得到可靠的保障。（2）本桥机设置有控制回路急停和动力回路急停两种安全保护。控制回路急停按钮动作时立即切断系统的控制电源，并关断变频器的输出，实现安全断电。动力回路急停按钮动作时立即切断系统所有的动力电源和控制电源，制动器立即断电抱闸，变频器停止输出。这两种设置的目的是防止在某一机构失控时导致的安全事故。（3）高性能变频调速：起重机的起升机构、走行机构全部采用变频调速加PLC可编程控制系统。起升及运行调速系统采用1：10的调速范围，主令操作采用无级有挡调速控制方式。变频器采用全数字式参数设定，变频器能够对电动机参数自动识别，实现自适应矢量控制。由脉冲编码器作为速度检测组件构成速度闭环控制，在全速度范围内其静态精度达到0.1%的高精度控制。具有速度的附加给定功能，在全速度范围进行±5%范围内的微调修正;调速装置具有高转矩响应速度和零转速时能够输出额定转矩以防止抱闸制动时的溜钩现象。（4）起升机构工作制动器及安全制动器的控制：操作主令控制离开零位进行作业时，变频器得到命令后对电机进行励磁，待在电机上建立足够的力矩后释放工作制动器及安全制动器;正常操作手柄回零位后，待电机减速至设定速度后工作制动器断电抱闸，安全制动器延时断电抱闸;操作起升机构达到极限位置后或系统出现一级停车故障时，工作制动器立即断电抱闸，安全制动器延时断电抱闸;当急停命令或系统出现急停故障时，工作制动器和安全制动器立即断电抱闸。（5）吊点平衡：当需要2台车或多个吊钩共同作业时，可以通过临时通讯电缆连接2台车的预留通讯口或已设置好的通讯系统，同时在操作台上作相应选择，此时2台车的PLC建立了通讯，系统可以实现相互数据的实时交换。在电机尾部安装了作为测速反馈用的增量型光电编码器，保证电机的实际转速的测量;同时，在卷筒轴上安装有带DP通讯口的绝对值型光电编码器，具有数据唯一性、无重复误差、数据断电保持等高性能特性，此编码器的数值可以直接转换为吊钩的实际高度值。PLC系统实时得出绝对值型光电编码器的读数偏差，并根据偏差的大小实时调节变频器的输出，达到将多个吊钩的高度差保持在设定的范围内的要求。

1.3电气保护：配电系统由总断路器和各机构的带熔断器的隔离开关组成，从而可以使发生故障的支路被隔离维修，配电控制回路中，设有整机电源的起动停止、紧急开关等环节。

1）紧急断电开关：起重机的总控制屏和司机室联动台上均设有蘑菇头紧急断电按钮。在紧急情况下，可方便地切断起重机总动力及控制电源。

2）零位保护：在起重机的司机室控制台上的手柄设有零位触点，达到零位保护的目的。当机构开始运转和失压后恢复供电时，必须先将控制器手柄置于零位后，机构的电动机才能起动。

3）行程开关保护：在起重机的大、小车运行机构、起升机构中均设有行程开关保护。起升机构设置上升极限位置限制器（重锤及旋转限位开关）。它可以保证当吊具起升到极限位置时，自动切断起升的动力电源。起升机构设置下降极限位置限制器（旋转限位开关）。它可以保证当吊具下降到极限位置时，自动切断下降的动力电源，使钢丝绳在卷筒上的缠绕不少于设计所规定的圈数。起重机的大、小车运行机构均设有限位开关。当机构到达其运动的极限位置时，能首先进行减速，然后自动停车。

4）联锁保护装置：进入桥机的门和由司机室登上桥架的舱门口都设有联锁保护装置（接近开关）。当门打开时，起重机的部分动力电源被切断，起重机不能开动。

5）负荷限制器：当载荷达到90%时，系统发出声光报警信号，达到105%时，立即断电，起升机构只能下降，不能上升。

2故障分析和处理

2.1故障现象

异常1、桥机1号主起升不能下降;当操作1号主起升时抱闸能正常动作，但主起升还未动作时司机室的系统合闸电源就已断开，司机机室操作桥机没有反应。与此同时司机室的显示屏出现多个故障点指示，PLC信号指示灯sF常亮、BF1闪烁，现地变频器报出故障7510通讯中断信息。

异常2、桥机大车时常不能动作;当操作大车行走时，司机机室操作桥机没有反应。与此同时司机室的显示屏出现多个故障点指示，PLC信号指示灯sF常亮、BF1闪烁，现地变频器报出故障7510通讯中断信息。

基于上述故障现象，发现在桥机操作启动瞬间，存在通信掉线故障。

2.2分析和处理过程

（1）由施耐德PLC信号指示灯sF常亮，BF1闪亮，这一故障现象可知BF2灯闪烁是总线故障，需要检查DP头及DP网线。而sF灯常亮则因BF2而起。为此首先检查发现现有的DP头中有2个出现了显著缺陷，即刻更换了DP头，并且按照参数表重新设定了参数。

（2）将PROFIBUS网络中首尾端变频器上的DP头电阻设置为“ON”位置，而中间变频器上的DP头电阻设置为“OFF”。

（3）经过上述2步处理，桥机仍然不能正常进行操作。进一步进行现场检查，发现通讯电缆紧挨着动力电缆布置在同一桥架内，为此将通讯电缆从桥架内移出并加装屏蔽接地线。经上电操作桥机能够正常操作，确保了李家峡水电站3号机组转轮改造及A级检修的施工进度可控和在控。

3结束语

通过变频器故障代码及PLC模块输出信号显示状态，采用排除法找出了桥机频繁出现故障的原因，通信电缆与桥机动力电缆布置于同一电缆桥架，在桥机运行状态下，通信电缆受动电缆强电干扰，引起通信信号故障，致使桥机频繁出现不动作的情况，通过此次事件分析，电气安装专业人员在设备改造过程中一定要遵循施工规范，将动力电缆与控制电缆或信号电缆分隔开进行敷设，弱电回路一定要做好防强电干扰的预控措施。

参考文献：

[1]杭州华新机电工程有限公司桥机操作维护使用说明书【z】

[2]SmMENS公司.PLC产品手册【z】.