全数字控制直流绞车典型故障分析与处理.doc

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全数字控制直流绞车典型故障分析与处理
杨立峰
（平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001）
内容提要：文章简要介绍了全数字控制直流绞车全数字电控系统主回路、调节回路的工作原理，针对直流绞车在实际运行中出现的典型故障如正向起车时，部分调节器频繁出现故障，造成重载下滑故障；并联支路电流差值大，造成电机的异常响声故障；主电机出现嗡嗡的噪声，电机、主变压器温升加快等故障进行了原因分析，并深入探讨了处理技术。

关键词： 全数字控制；直流绞车；故障分析；处理

平顶山煤业集团公司十三矿主井绞车系JIMD-4X4(Ⅲ)E型落地式多绳摩擦轮提升机，直联传动，最大提升速度为9．6m／s，提升高度721.6n，由直流电动机拖动，直流电动机采用ZKTD285／75型，功率2500kW。电气控制采用全数字控制磁场换向SCR-D系统，可实现无级调速，具有较好的运转特性，能实现高效运行。控制系统分全自动、半自动、手动、验绳操作。调节系统采用德国进口原装6RA23全数字调节器, 操作系统采用美国进口原装GE90-30可编程序控制器。因种种原因需要GE90-30退出运行时，经操作转换开关可使提升机在GE90-30退出的事故状态下转入继电器方式简易开车。
1 电控系统原理简介
电控系统为磁场换向SCR-D系统，转速和转矩的大小是通过调节电动机电枢回路整流柜可控硅元件导通角实现，方向是通过调节电动机励磁回路励磁整流柜磁场电流的极性来实现。
1．1 主回路
本系统主回路的可控硅变流装置采用四组三相全控桥式电器，两串两并联结，通过6RA23调节器按同步原则控制后得到12相整流输出波形。励磁回路采用6RA23可逆调节器控制的三相桥式可控硅逻辑无环流反并联可逆线路供电。通过励磁电压强励，使磁场电流从正向额定电流值到反向额定电流值的时间控制在要求的0．6—1s内，满足了提升机起动、制动、停车和换向的要求，从而保证了提升机的安全运转。
1．2 调节回路
本系统调节回路是有3台西门子6RA23调节器构成的速度外环，电流内环的双闭环调速系统。在双闭环调速系统中，速度环的主要作用是在输入控制信号不变的情况下，对由于负载，电源波动等造成的降速进行自动调节，从而保证速度基本不变。而电流环则为抑制起动过电流，保证系统起动、加速阶段电流上升平稳，直至到电流限幅。速度调节器的电源及同步信号取自励磁整流柜的三相交流输入电源，保证速度调节器的励磁调节器部分的脉冲形成环节与励磁主问路同步。速度调节器14号输出经WZ3板处理后，一路输出到速度调节器，作为励磁调节器部分的给定输入，通过检测负载电流是否过零而进行I桥、Ⅱ桥的逻辑切换，从而改变厂主电机励磁。另一路输出到电枢电流调节器，作为电枢电流调节器的给定输入，其输出脉冲通过脉冲展宽、脉冲高频调制、选通控制板处理后去触发三相全控桥，使整流输出形成12相脉动控制。
2 运行中出现的问题及处理方法
绞车自调试完毕，在以后的实际运行中出现了许多意想不到的故障，现列举比较典型的几例，以供探讨。
2.1 正向起车时，ST、LLT调节器频繁出现故障，F25调节器无输出，造成重载下滑，严重威胁安全提升。
（1）故障原因分析：发现出现F25故障的可能原因有两条： 一是6RA23调节器上的A1660电子设备板有缺陷。二是“主给定值”或“选择信号”输入电压大于约11．3V。
从实际运行状况看，A1660电子设备板有缺陷的可能性不大，把查找重点放在第二条，即“主给定值”或‘“选择信号”输入电压大于约11．3V；
（2）处理过程：在将主令给定手把推至最大的情况下，用万用表测量正向PLC输出给定值为7．5V，反向给定值为6V。从测量结果看不出有产生故障的可能，怀疑是由PLC模拟输出板抗干扰能力差，正向输出可能带有瞬时电压大于11．3V的尖峰波造成的。后用示波器观察，发现在正向输出的直流波形上确实带有尖峰波。为彻底解决此问题，给定输出由PLC输出改至由继电器不经PLC模拟输出板而直接输出，并加装了一套抗干扰滤波装置。再用示波器观察，尖峰波消失。以后起车再未出现F25故障。
注意：在处理本故障的过程中，应注意用万用表测量电压时，只能测出平均值，对瞬时的尖峰波监测不到，从而易造成误判。
2.2并联支路电流差值大，即I号、Ⅲ号整流柜与II号、Ⅳ号整流柜输出直流电流相差大(大于500A)，造成电机的异常响声。
（1）故障原因分析：根据故障现象，具体分析了出现此故障的可能原因： 一是1LT、2LT的6BA23调节器输出脉冲移相偏移；二是WZll、WZl2、WZ2l、WZ22板或脉冲放大板MB-1输出脉冲变异； 三是整流柜部分可控硅性能参数变化，造成导通角大小变化，进而影响输出整流电流的大小。
在实际运行中，由于两个6RA23电枢电流调节器的设定参数是一样的，运行参数也相当稳定，出现移相偏移的可能性不大，暂可排除。针对第2条，经用示波器测量所有脉冲板输出脉冲的幅值、宽度均基本相同。现在造成此故障的最可能原因就是可控硅性能参数变化，4个整流柜导通角大小不同从而造成输出电流不同。在实际的测试中，确实发现有多个可控硅的性能参数(导通电压、导通电流等)已偏离原值。
（2）处理过程：由于参数E02是模拟选择输入的规格化，E02=10X给定值。E02用于决定用给定端子多大模拟电压来产生100％的变流器内部信号电平。开始时先将1号6RA23电枢电流调节器的参数E02由原来的-80调整为-70，相当于当1号6RA23电枢电流调节器给定电压为-7V时，就能产生100％的变流器内部信号电平。调节之后，并联支路电流差值由原来大于500A降为400A左右。随后又将2号6RA23电枢电流调节器的E02由原来的-80调整为-100，即当2号6RA23电枢电流调节器给定电压为-10V时，才能产生100％的变流器内部信号电平，相当于将1LT、2LT的内部信号电平通过参数设定平衡了因可控硅参数变化而引起的电流差值。之后，4个整流柜输出电流基本达到一致，消除了由于并联宽路电流差值大造成电机异常响声的重大隐患。
2.3主电机出现嗡嗡的噪声，电机、主变压器温升加快。
（1）故障原因分析：此类故障主要是由于电枢电压波形缺少脉冲导致电流断续造成的。
（2）处理过程：出现此类故障，应首先用示波器对各个整流柜输出直流电波形进行测量，若发现输出波形有不正常或断续，则可确定该整流柜有故障。将整流柜强触发电源全部停掉，合上允许开车，用示波器观察对应故障WZ板输出的六路脉冲正常与否。若不正常，则确定该WZ板有故障，进行修理或更换。若正常，则说明WZ板无故障。再在脉冲放大板MB-1输出上测量，若脉冲不正常或没有，则确定该MB-1板损坏，更换或修理。若MB-1板输出脉冲正常，则可能是可控硅损坏或快速熔断器熔断，查出损坏的可控硅或熔断的熔断器，进行更换即可。
3 结语
主井绞车是矿井提升中一项重要的设备，它的好坏直接影响提升的安全可靠性和提升效益。为适应我国大型现代化矿井提升设备的实际需要，对JIMD-4X4(Ⅲ)E型落地式多绳摩擦轮提升机出现的问题进行了分析和处理，可供厂家和使用单位借鉴，以减少事故的发生。

作者简介：
杨立峰（1968-），男，河南柘城人，讲师，1990年7月毕业于焦作矿业学院矿山机械专业。现平顶山工业职业技术学院从事教学和科研工作。
联系地址：平顶山工业职业技术学院 邮编：467001
联系电话：[phone]

Typical Malfunction Analyses and Maintenance of All-digital Control Direct Current Winch
Yang Li-feng
（Pingdingshan Industrial College of Technology,
Pingdingshan, Henan 467001)
Abstract: This paper briefly introduces the working principle of all-digital electric control system’s major loop and regulation loop, analyzes the typical malfunction of direct current winch occurring during its operation, such as the malfunction of part adjuster when winch forward going which brings on the burden glide-malfunction, the malfunction of motor’s exceptional noise because of the shunt-wound’s difference current, the malfunction of main motor’s noise and the quick calefactive of electromotor and transformer, and then deeply discusses its maintenance techniques.
Keywords: all-digital control, direct current winch, malfunction analyses, maintenance.

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