垃圾吊常见电气故障及对策

邵 彬

（重庆市万州区三峰环保发电有限公司，重庆 404000）

0 引言

垃圾吊是垃圾焚烧发电厂的关键设备之一，其主要功能对垃圾储坑内垃圾起到传料、堆垛、称重和投料的作用[1]。垃圾吊电气设备为垃圾吊正常运行提供驱动和控制的核心设备，垃圾吊的正常运行，关系着垃圾焚烧发电厂的正常稳定运行。以重庆市万州区垃圾焚烧发电厂垃圾吊的运行情况为基础，对常见的两种电气故障进行分析。

1 垃圾吊运行现状

万州区垃圾焚烧发电厂日处理生活垃圾800 t，安装有2台炉排焚烧炉，配置有2台6.3 m3垃圾吊，液压抓斗采用阀控抓斗开闭。垃圾吊在垃圾发电厂使用较为频繁，导致其控制及过流部件切换频繁，每日连续使用时间超20 h。其次因垃圾吊安装在垃圾坑内，工作环境较差，垃圾经过发酵产生硫化氢等酸性气体容易对电气设备铜制器件造成腐蚀，导致电气故障频繁。

2 抓斗开闭故障分析及对策

液压式阀制抓斗主要由抓瓣、油泵、油泵电机、液压缸、油箱、油路电磁阀等构成，当需要抓料或者放料时，主电路接通油泵电机，将液压油通过电磁阀控制进入液压缸使抓瓣动作，从而操作抓瓣分合。抓斗开闭不动作，由液压抓斗电路原理（图1）可分析出，油泵电机不运行，控制电磁阀不动作。经过近几年的运行，经常发生的电气故障主要有以下3个：

图1 液压抓斗电路

（1）控制室至垃圾吊本体之间转接箱电缆接触不良。垃圾吊本体距离控制室距离较远，中间设置有多个转接箱，受酸性气体的影响，电缆接头处容易氧化使接触电阻增大，或因接头松动导致接触不良，可能会引起主电机缺相或者控制电磁阀不动作。

解决方法：对各个转接箱内接线鼻重新挂锡，紧固，并列入定期工作，定期进行紧固。

（2）起升导电滑环故障。垃圾吊起升电机主要通过导电滑环连接，导电滑环的作用是实现设备运转部分和固定部分的动力、信号传输。由于是转动时的传输，所以滑环的基本结构是由一个转动的转子和一个固定的定子组成，一端转子一端定子滑环。定子和转子之间由滑刷连通，滑刷与转子的接触点通过定子的弹性材料—弹簧给到的压力保持[2]。

垃圾吊一般采用常规滑环（图2），其由转子滑环、刷架、滑刷等构成，结构简单。在高温环境以及长期使用时，滑刷弹簧就会失去弹性或者弹性降低，导致接触不良，滑环工作状态进一步恶化，循环产生电弧，引起相间短路。其次，导电部分主要是碳刷，运行中碳刷因为摩擦磨损会掉碳粉，若未及时清理容易堆积碳粉，也会导致相间短路烧毁滑环，一旦短路必须更换导电滑环总成，其可靠性非常差。因此需要经常对导电滑环进行检查，定期对碳刷积粉进行清理，维护量大，一个导电滑环总成需4000～5000元，更换成本高，加上垃圾坑内有甲烷、硫化氢、一氧化碳等易燃、易爆和有毒气体，长期进入维护状态存在较大安全风险。

图2 常规导电滑环结构及烧毁的转子滑环

解决方法：①更换新型转子法兰导电滑环，新型滑环安装如图3所示，新型滑环结构如图4所示，新导电滑环为免维护不可拆卸，内部触头采用贵金属，接触电阻低，基本无发热现象；②降低了维护量，使用周期增长，一个滑环约能使用1～2年。新型滑环价格稍高，但整体维护费用偏低，同时极大的降低了维护劳动强度；③运行可靠性高，新型滑环为密封设计，防水等级能够达到IP68，基本能杜绝腐蚀气体进入滑环内部对运行造成影响的可能。

图3 新型滑环

图4 新型滑环结构

（3）抓斗电缆断芯。原起升电缆采用YC橡套电缆，橡套是由多股的细铜丝为导体、外包橡胶绝缘和橡胶护套的一种柔软可移动的电缆品种[3]。但其抗拉性较差，特别是垃圾坑内垃圾成分较为复杂，在操作可能有硬质垃圾破坏电缆绝缘层而短路，抓斗电缆在垃圾吊起升操作中，容易发生屈伸疲劳，线芯断裂，甚至也有因操作不当导致电缆受到严重拉升线芯拉断的情况发生。轻者引起抓斗无法闭合，重者引起抓斗电机缺相运行，导致电机烧毁。原电缆使用寿命极短，1～2个月就需要更换一次。

解决方法：更换聚氨酯材质外护套柔性专用起重机电缆，目前更换一次电缆可使用7～8个月，大大延长电缆的使用寿命，降低了维护费用。

3 起升变频器故障分析及对策

起升电机采用鼠笼式变频调速三相异步电机，额定功率110 kW，电机通过ABB ACS800型变频器调速控制，配置有制动电阻。变频器控制抓斗的起升，当变频器发生故障后，可能会导致变频器常见故障有两种：

（1）变频器“2340”SHORT CIRC故障。自投运后经历过3次该类故障，只要操作起升电机，变频器就会报“2340”故障，即检测到短路故障或输出电流过大，电机不动作。出现该故障有3种可能：①电机电缆或者电机短路；②逆变器单元的输出桥故障；③检测模块故障。从使用情况看，电机电缆和电机短路、检测模块故障概率都较小，变频器投运后测得直流母线电压正常，判断可能是逆变器单元输出桥IGBT故障，只有通过更换IGBT逆变单元消除故障。通过测量，三次故障中，两次为A相击穿，一次C相击穿，并无规律可循。

解决方法：①加强对变频器内部散热器的吹灰，保证IGBT模块散热良好；②在变频器输出侧加装输出电抗器，用以补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响[4]，避免变频器过流，从而防止IGBT单元击穿的问题。

（2）抓斗溜钩故障。抓斗溜钩是在垃圾吊的起升机构停止工作制动后，抓斗的惯性行程过大或发生下滑[5]。溜钩属于垃圾吊较为严重的事故。溜钩分为两种情况：①机械故障引起的溜钩；②电气原因的溜钩。接下来只针对第二种溜钩进行分析。

电气引起抓斗溜钩主要原因是变频器抱闸输出逻辑故障，ACS800型变频器针对起升功能采用专用的提升机宏控制软件N652，其原理为：当变频器操作起升或者下降时，首先向电机注入反向电流，产生相反的电磁力矩，保持重物静止，再发出抱闸开启信号打开抱闸；当变频器停止时抱闸抱死，防止溜钩事故发生。一旦变频器程序紊乱或者参数异常，变频器将不会提前向电机输入反向电流，无法提供反向力矩，一旦开启抱闸就会出现溜钩的现象。

解决方法：核对变频器内置电机参数，程序选择是否为N652，并做电机辨识，尽可能做动态辨识，因要求不得带负载，应将抓斗放置在地面，提前多放下钢丝绳，同时打开抱闸，辨识完后即可。

针对起升变频器故障，还可以通过增加起升备用变频器切换柜（图5）的方案，设置切换把手和切换开关，分别控制一次和二次回路，为2台垃圾吊起升变频器起到备用作用。因起升变频器体积较大，且较重，更换过程中费时费力，因此增设起升备用变频器切换柜能够在2台垃圾吊起升变频器当故障时，能快速方便的将备用变频器投入使用保证生产正常进行。

图5 起升备用变频器切换柜原理

4 结束语

垃圾吊日常使用频繁，且在垃圾焚烧发电厂中角色重要，一旦出现故障将会影响正常投料，严重时会导致停炉事故。列出垃圾吊电气故障中的常见故障的解决方法，通过多年的实践应用和检验，方法可行有效，既提高垃圾吊的运行可靠性，又降低维护量和维护费用，同时对其他类似项目故障的处理和对策也具有较好的借鉴意义。