汪立

摘 要：本文介紹了某電廠A、B斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)在取料過(guò)程中都出現(xiàn)頻繁跳閘燒毀的共性故障，通過(guò)分析確定了斗輪機(jī)尾車后退限位接近開(kāi)關(guān)在大車行走時(shí)信號(hào)不穩(wěn)定，且懸臂皮帶電機(jī)PLC邏輯設(shè)置不合理造成兩臺(tái)斗輪機(jī)的懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)經(jīng)常跳閘甚至燒毀，為避免斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)再發(fā)生此類問(wèn)題開(kāi)展了相關(guān)研究，并提出了處理方案，同時(shí)也為斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)頻繁故障提供了一種解決方法。

關(guān)鍵詞：懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)；頻繁跳閘；限位接近開(kāi)關(guān)；PLC邏輯

中圖分類號(hào)：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

現(xiàn)代發(fā)電企業(yè)對(duì)煤場(chǎng)管理非常重視，對(duì)斗輪機(jī)堆取料的精準(zhǔn)控制就顯得尤為重要，合理的燃煤摻配，不但可以保證機(jī)組的安全運(yùn)行，并且可以為電廠節(jié)省燃煤，降低煤耗，增加利潤(rùn)，故斗輪機(jī)在互相配煤過(guò)程中的動(dòng)作正常、準(zhǔn)確無(wú)誤則非常重要。懸臂式斗輪機(jī)是一種在軌道上行走的大型機(jī)械設(shè)備，懸臂皮帶機(jī)是斗輪機(jī)的重要組成部分，是煤炭輸送過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備之一。

1.情況介紹

某火力發(fā)電廠日耗煤量巨大，其斗輪機(jī)發(fā)揮了極其重要的作用。該廠共有兩臺(tái)堆料能力1750t/h、取料能力1000t/h的懸臂式斗輪機(jī)，斗輪機(jī)的懸臂皮帶電機(jī)電源由斗輪機(jī)變低壓側(cè)400V母線提供，斗輪機(jī)變高壓側(cè)為6kV，容量630kVA。斗輪機(jī)的懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)從基建開(kāi)始經(jīng)常出現(xiàn)頻繁跳閘甚至燒毀的故障，給輸煤系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)造成了很大的影響。

2.故障描述

2016年5月10日23時(shí)30分，輸煤程控自動(dòng)模式下啟動(dòng)A、B系統(tǒng)進(jìn)行配煤作業(yè)，B斗輪機(jī)配煤作業(yè)正常。5月11日00時(shí)20分，B斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)運(yùn)行中突然停運(yùn)，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)電氣室內(nèi)B斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)跳閘，檢查電源開(kāi)關(guān)、電機(jī)及電纜無(wú)異常后再次啟動(dòng)B懸臂皮帶電機(jī)，B斗輪機(jī)全部失電，高壓側(cè)6kV FC開(kāi)關(guān)負(fù)序過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘，再次檢查發(fā)現(xiàn)懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)已燒毀造成A相缺相。

2016年5月12日13時(shí)00分，A斗輪機(jī)檢修完后將煤反轉(zhuǎn)至煤場(chǎng)，啟動(dòng)懸臂皮帶電機(jī)后電源開(kāi)關(guān)隨即跳閘，檢查A懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)無(wú)異常后繼續(xù)進(jìn)行混配煤作業(yè)，19時(shí)00分，A斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)又不明原因跳閘，此時(shí)檢查電源開(kāi)關(guān)A相已缺相，5月13日12時(shí)45分更換電源開(kāi)關(guān)并檢查電機(jī)及電纜無(wú)異常后空載試轉(zhuǎn)正常。

3.故障分析

3.1 故障檢查

自基建以來(lái)，該電廠的兩臺(tái)斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)多次發(fā)生電源開(kāi)關(guān)跳閘燒毀的故障，A、B斗輪機(jī)各發(fā)生過(guò)一次懸臂皮帶電機(jī)電源開(kāi)關(guān)跳閘后不更換開(kāi)關(guān)引起6kV開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘的情況。兩臺(tái)同廠家同型號(hào)的設(shè)備頻繁發(fā)生相同的故障，幾乎每?jī)蓚€(gè)月就會(huì)發(fā)生一次開(kāi)關(guān)跳閘燒毀事故，且多次更換電源開(kāi)關(guān)仍未解決問(wèn)題。電廠人員從設(shè)備共性方向入手進(jìn)行檢查對(duì)照發(fā)現(xiàn)，跳閘后如果不更換懸臂皮帶電機(jī)電源開(kāi)關(guān)，再啟動(dòng)懸臂皮帶電機(jī)時(shí)就可能越級(jí)跳6kV開(kāi)關(guān)；另外，司機(jī)在操作上煤過(guò)程中發(fā)現(xiàn)畫(huà)面時(shí)常有取料信號(hào)在閃爍，與此同時(shí)，在回轉(zhuǎn)電氣室外的工作人員能聽(tīng)到A斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)有接觸器斷開(kāi)又吸合、緊接著又有斷路器跳閘的聲音，皮帶隨即停止運(yùn)行。

斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)的控制采用PLC控制，PLC的取料信號(hào)由接近開(kāi)關(guān)提供，懸臂皮帶電機(jī)的啟停由PLC邏輯實(shí)現(xiàn)。

既然取料信號(hào)存在閃爍，就考慮接線松動(dòng)或信號(hào)受到干擾，檢查二次回路無(wú)異常，再檢查PLC邏輯，發(fā)現(xiàn)懸臂皮帶電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中存在“尾車下降限位左、尾車下降限位右、尾車上升限位左、尾車上升限位右、尾車后退到位、掛鉤信號(hào)左、掛鉤信號(hào)右”誤發(fā)信號(hào)，且取料信號(hào)閃爍時(shí)有懸臂皮帶電機(jī)電源接觸器分合的現(xiàn)象，由此確定取造成料信號(hào)閃爍的原因?yàn)榻咏_(kāi)關(guān)信號(hào)不穩(wěn)，取料信號(hào)在PLC上時(shí)有時(shí)無(wú)，根據(jù)PLC的邏輯：當(dāng)取料信號(hào)發(fā)生時(shí)，判斷大車前行后退已到位，觸發(fā)繼電器斷開(kāi)懸臂皮帶電機(jī)電源接觸器。

經(jīng)過(guò)反復(fù)觀察，兩臺(tái)斗輪機(jī)的懸臂皮帶電機(jī)都存在一個(gè)相同的現(xiàn)象，斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)在取料運(yùn)行時(shí)，由于大車在前行后退過(guò)程中尾車后退限位接近開(kāi)關(guān)與尾車后退連接拉桿接近片之間產(chǎn)生了相對(duì)位移，導(dǎo)致尾車后退限位信號(hào)不穩(wěn)定，因此PLC程序判斷尾車不在取料位，停止斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)運(yùn)行，又由于PLC程序中懸臂皮帶電機(jī)啟動(dòng)指令為長(zhǎng)信號(hào)，而尾車后退限位接近開(kāi)關(guān)信號(hào)在短時(shí)不穩(wěn)后立即恢復(fù)正常，且PLC程序中沒(méi)有設(shè)置尾車取料位故障停止懸臂皮帶電機(jī)后需要復(fù)位才能再啟動(dòng)運(yùn)行的邏輯，因此，尾車后退限位信號(hào)不穩(wěn)定是造成斗輪機(jī)懸臂皮帶電機(jī)頻繁啟停的直接原因。

3.2 原因分析

斷電時(shí)，電機(jī)中電流變化產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)楞次定律，自感電動(dòng)勢(shì)方向總是阻礙電流的變化，表現(xiàn)為電流減少時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)樽璧K電流的減少，所以，電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)方向與電源電動(dòng)勢(shì)方向相同。從能量角度看，自感電動(dòng)勢(shì)是鐵芯中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量需要釋放，自感電動(dòng)勢(shì)高，表明磁場(chǎng)能量釋放得快，如果沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電流的回路，自感電動(dòng)勢(shì)將達(dá)到很高的數(shù)值；停電后電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變，電動(dòng)機(jī)變發(fā)電機(jī)運(yùn)行，產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)方向也不變，自感電動(dòng)勢(shì)與反電動(dòng)勢(shì)方向相反，自感電動(dòng)勢(shì)仍存在，斷電后很短時(shí)間內(nèi)自感電動(dòng)勢(shì)比反電動(dòng)勢(shì)高，電流將按照原方向流動(dòng)，即自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子做功，自感電動(dòng)勢(shì)釋放鐵芯磁場(chǎng)能量時(shí)間很短，之后才是反電動(dòng)勢(shì)做功使轉(zhuǎn)子快速停轉(zhuǎn)。然而現(xiàn)在的狀況是斷電后又立即通電，在合閘瞬間電機(jī)屬于重載啟動(dòng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最大的速度切割轉(zhuǎn)子繞組，使轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)起可能達(dá)到的最高電勢(shì)，因而，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中流過(guò)很大的電流，這個(gè)電流抵消定子磁場(chǎng)的磁能，定子為了維持與電源電壓相適應(yīng)的原有磁通，根據(jù)磁勢(shì)平衡原理（I1N1=I2N2）定子電流也增得很大，甚至高達(dá)額定電流的4～7倍。

3.3 結(jié)論

類似懸臂皮帶電機(jī)這樣的AC4類負(fù)載，電機(jī)出現(xiàn)電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的交替及點(diǎn)動(dòng)時(shí)，該類負(fù)載的運(yùn)行電流在狀態(tài)切換的時(shí)候電流很大，電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)方向與電源電動(dòng)勢(shì)方向相同，通電時(shí)回路連通，電流沿環(huán)路疊加，導(dǎo)致空開(kāi)在頻繁切斷大電流時(shí)出現(xiàn)了觸點(diǎn)的燒蝕，磁通變化引起的大電流疊加是隨機(jī)的，造成的空開(kāi)斷相也是隨機(jī)的。

所以，電機(jī)電源開(kāi)關(guān)多次過(guò)載跳閘后觸頭產(chǎn)生了燒蝕，再啟動(dòng)懸臂皮帶電機(jī)時(shí)開(kāi)關(guān)缺相產(chǎn)生負(fù)序電流，造成高壓側(cè)6KV開(kāi)關(guān)負(fù)序保護(hù)跳閘。

4.解決方案

4.1 由于機(jī)械磨損及積煤影響，大車在行走時(shí)與尾車產(chǎn)生相對(duì)位移，接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)不良而誤發(fā)信號(hào)，重新焊接尾車后退限位開(kāi)關(guān)，縮短接近開(kāi)關(guān)至接近片的距離，調(diào)整后使后退限位接近開(kāi)關(guān)與接近片對(duì)正。

4.2 在懸臂皮帶電機(jī)取料堆料PLC控制邏輯中增加懸臂皮帶電機(jī)故障停運(yùn)后需要人工復(fù)位才能再啟動(dòng)的邏輯。

4.3 對(duì)頻繁啟動(dòng)的重載電機(jī)選擇電源開(kāi)關(guān)時(shí)可以大一級(jí)。

結(jié)語(yǔ)

調(diào)整尾車后退限位開(kāi)關(guān)接近片的位置后，大車在后退過(guò)程中與尾車后退連接拉桿接近片之間不再產(chǎn)生位移，尾車后退限位信號(hào)穩(wěn)定，再通過(guò)在懸臂皮帶電機(jī)取料堆料PLC控制邏輯中增加的停運(yùn)后復(fù)位再啟動(dòng)邏輯，效果非常好，近半年來(lái)再也沒(méi)有發(fā)生此類故障。另外，加強(qiáng)各限位開(kāi)關(guān)的定期檢查，并及時(shí)清理感應(yīng)器上的積煤積粉，防止限位開(kāi)關(guān)和感應(yīng)裝置在煤泥中運(yùn)行，導(dǎo)致限位失靈。

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