龙滩电站长距离高速胶带机常见故障诊断与识别.doc

龙滩电站长距离高速胶带机常见故障诊断与识别
摘要：通过对设备运行、维修和故障处理情况的记录与统计分析，从而对长距离高速胶带机的常见故障进行有效诊断与识别，对检查中发现的问题和故障，进行了及时处理，有效地保证了龙滩电站大坝混凝土“生命线”的正常运行。
关键词：长距离高速胶带机 故障诊断 故障识别 CST

1 系统概况
龙滩电站大坝混凝土生产系统的成品砂石料运输，由一条单机长约4km的带式输送机组成，设计输送能力3000t/h，带宽1.2m，带速4m/s ,布置在高低起伏的地形上。该长距离钢绳芯带式输送机从尾部起下运，下运高差为50m，中部为水平运行，然后为上运，上运高差为30m。长胶系统主要承担着龙滩大坝标段混凝土总量约640万m³的骨料运输任务，是我国水电行业迄今为止单机最长、自动化程度最高的高速胶带机运输系统。
2 系统主要组成部件
长距离胶带机是单向运行长距离钢绳芯带式输送机，由驱动装置、传动滚筒组、改向滚筒组、托辊组、拉紧装置、输送带、提升导料槽、固定导料槽、清扫器、制动器、除水器、各种保护装置及头架、尾架、高架支腿和中间架等主要部件组成。根据生产过程中故障发生机率，本文着重介绍长胶系统驱动装置、液压拉紧装置、除水器、保护装置和网络通讯常见故障的诊断和识别。胶带机结构简图如图1。
图1 长距离胶带机简图
3 故障的诊断与识别
3．1 可控起动传输CST驱动装置
3．1．1结构及工作原理
可控起动传输CST是用于大惯性负载平滑起动的多级减速齿轮装置，多用于煤矿和矿山中带式输送机的驱动。CST的主要结构包括减速齿轮箱、润滑冷却系统、液压系统和基于可编程控制器（PLC）的控制装置。
图2
可控起动传输CST的工作原理：平行轴式CST（图3.1.1）含有两级减速齿轮，第一级减速装置为螺旋齿轮装置，第二级减速装置为行星齿轮装置。直角方式的CST（图3.1.2）含有三级减速齿轮，第一级为直角螺旋斜齿轮装置，其他两级齿轮与平行轴式CST装置相同。当电机达到满转速时，太阳轮（1）带动三个行星轮（2）转动；行星轮带动自由旋转齿圈（4）转动；输出轴固定在行星齿轮架（3）上的，此时并不转动， 当液压系统向环形活塞加压时，离合器的旋转板和静止板（5）相互作用，使加在齿圈（4）上的力矩逐渐增加，当齿圈的转速以控制速率降低时，行星齿轮架由行星轮及内齿圈带动开始转动，输出轴的转速与齿圈的转速成反比。当齿圈的转速降为零时，输出轴将达到正常的额定速度，带动皮带达到额定速度运转。
停车时，就是启动的一个逆过程，首先液压系统加在环形活塞上的压力减小，离合器的旋转板和静止板摩擦力减小，接着使加在齿圈（4）上的力矩逐渐减小，从而行星齿轮架（3）速度减小，输出轴速度也随着减小，最后皮带停止转动。

图3
3．1．2故障原因与分析
可控起动传输CST在运行过程中，由于受到各种外力、使用方法、工作时间、工作规范等影响，造成其技术状态发生变化而逐渐降低工作能力。正确使用和及时掌握CST的技术状态是延缓工作能力下降的首要事项。通过对CST及控制系统的巡回检查、日常点检、定期检查，建立信息反馈制度，健全运行、维修和故障情况的记录与统计分析，发现其常见故障主要表现如下：
（1）主电机启动器启动失败
主电机启动指令发出（未发出），但接触器辅助触点状态信号没返回（返回），经过检查，发现接触器存在故障或信号线断线。
（2）启动时离合器压力过低
系统压力偏低、放大器线性太差或严重超差、比例阀堵塞、过滤器堵塞、油粘度太大等原因造成皮带机进入启动状态后，离合器压力仍小于13%。更换过滤器，清洗比例阀，标定放大器等措施后，没有出现过离合器压力启动时过低的现象。
（3）启动前离合器压力过高
经过判断后，是由于比例阀卡堵或放大器零点偏低，造成CST启动前，离合器压力大于10％，采取了清洗或更换比例阀，重新标定放大器等措施，效果明显。
（4）冷却压力传感器信号故障
因为压力传感器信号是由压力变送器将压力转换成点信号传输，应该是变送器出现了故障。检查线路有无断线，或用万用表检测变送器电流信号是否在直流4-20ma之间，如果不在范围内，则应更换变送器。
（5）冷却压力过低
根据以往的经验，冷却压力过低一般为过滤器堵塞或管路堵塞只要将冷却系统回路上的过滤器拆下清洗或清理管路即可。
（6）系统压力过低
原因分析：1）可能是润滑油过滤器阻塞；2）油质变化或油内含有铁屑和其它杂质；3）比例阀粘住或线圈损坏；4）油管路漏油严重。
故障排除：1）检查润滑油过滤器滤芯是否堵塞，如果堵塞应及时清洗或更换；2）将CST中的油放尽，拆掉观察盖板、磁性排油堵头以及液压泵吸油口过滤器滤网。检查齿轮箱内部是否有脏物或金属颗粒。更换润滑系统的过滤器，清洗并重新装回液压泵吸油口Y形过滤器滤网、冷却系统篮式过滤器滤网以及磁性堵头；3）检查比例阀是否粘接，如粘接应进行处理，线圈损坏时应予以更换；4）要定期检查机械密封处或管道接头处是否漏油如有漏油应更换密封圈并拧紧管道接头，必要时管道接头丝口处应涂抹密封胶或用生胶带封管再拧紧接头。
Y-过滤器

10U-润滑油过滤器
图4 润滑系统原理图
3．2 液压张紧装置
3．2．1结构及工作原理

图5
液压自动张紧装置由液压油缸、慢速绞车、液压绞车等构成，采用液压油缸，液压油缸加慢速绞车，液压绞车等形式的拉紧，并以电流和拉紧力的双反馈动态控制系统，来实现带式输送机的动态张紧，从而适应输送机的启动及负载变化时张力变化的要求，防止胶带在输送机上打滑，保证了输送机的正常运行。
3．2．2故障原因与排除
在运行中曾出现过由于故障停车，拉紧滚筒歪斜，负载张力过大，钢绳拉力不均，造成了拉紧小车钢绳断裂的事故，既影响了生产又造成了安全隐患，为保证安全生产，尽快的在运行中掌握其技术和运行规律迫在眉睫，其主要故障主要表现如下：
事故部位
异常状态
产生原因
排除方法
张
紧
装
置
钢绳断丝
锈蚀严重
加防锈油或更换
拉紧后钢
绳缓慢松弛
制动力矩不足或闸瓦间隙过大
调整主弹簧或闸瓦间隙
拉紧滚筒歪斜
钢绳拉力不均
重新调整
3．3 除水装置
3．3．1结构及工作工作原理
除水装置由托辊旋转装置、升降装置、平托辊组、挡棍组、限位开关及电器控制等部分组成。托辊旋转装置主要由电动推杆、旋转托辊组及摇臂杆装置组成。升降装置主要由电动推杆及支架等组成。当操作人员发出命令后，电机工作并带动电动推杆动作，电动推杆又带动摇臂、旋转托辊一起工作，使皮带随着托辊的动作逐渐减低，成槽胶带变得平坦，达到除水效果。
3．3．2故障原因与排除
除水装置主要用在洞外，当停机使用后，遇到雨天就能工作除水。如果遇到故障，除水装置不能动作，槽型胶带里就积满了水，在运料过程中，会将物料和水一起运进料仓，特别是和砂子一起运到料仓，加重了砂子的含水量，从而严重影响了混凝土的质量，给大坝安全留下了隐患。所以除水装置正常运行，将直接关系到大坝的混凝土浇筑质量，根据生产运行实践，该部分主要故障主要体现在如下表所示：
故障部位
异常状态
产生原因
排除方法
除水器
胶带不平
电动推杆行程不够
调整电动推杆行程
无状态指示
限位损坏或不到位
更换或调整限位
飘带
压带辊安装过高
调整压带辊
旋转托辊未降低
调整托辊适度
3．4 保护装置
3．4．1保护项目
为使带式输送机系统安全生产、正常运行，预防机械部分的损坏，保护操作人员的安全，便于集中控制和提高自动化水平，设置了电器控制及综合安全保护装置。
电器控制及综合安全保护装置能对带式输送机整个运行过程进行控制、并能对出现的故障进行自动监测、报警。除具有一般的顺序启动、顺序停车、短路、断路、过载、过流、欠电压、缺相、接地和拉紧、制动信号、测温信号等保护及声光报警指示外，还配备了以下安全保护装置：防跑偏、打滑、紧急事故拉绳开关、纵向撕裂等保护装置。
3．4．2故障分析与排除
保护装置能最大可能的保护皮带在运行中由于打滑、撕裂、堵塞等故障而造成皮带的损伤，不至于造成更大的事故，保证了皮带的正常运行。在一年多的运行管理中，却多次出现过保护装置不动作或误动作，造成皮带损伤，不但没有起到保护的作用，反而影响了生产，损坏了设备。在经过多次的试验后，总结出一些故障发生的原因及排除方法，让这些装置真正起到保护皮带正常运行的作用。
事故部位
异常状态
产生原因
排除方法
保护装置
开关不动作或误动作
触点接触不良或线路短路
安装调整、打磨触点检查线路
胶带跑偏量过大
跑偏开关安装位置过远
重新安装调整
打滑摩擦轮不转
触轮沾水或压力不足
除水或加大压力
堵塞不起作用
弹性板坏或开关失灵
调整弹性板或检修开关
撕裂信号失常
传感器失灵
重新调整或更换
3．5网络通讯
3．5．1结构及工作原理
系统采用开放式分层分布计算机监控，由五个控制站组成，PLC主站与各自动化单元（PLC子站）通过以太网（TCP/IP）进行通信，对整个系统进行实时监视，控制管理。
3．5．2故障分析与排除
设备的运行状况都是通过现场的PLC站采集到信号通过以太网传输到中央控制室。如果没有畅通的网络通讯或是网络通讯中断，操作人员就无法了解现场设备的运行状况，不能做出准确的判断，可能就会导致系统设备的损坏，系统无法正常运行，所以网络的畅通至关重要。在运行中，出现多次因网络通讯中断，造成系统故障停车的事故，在认真研究了有关以太网络的资料后，对网络通讯故障也能迎刃而解了。
原因分析：（1）提供给光端机的电源出现掉电现象；（2）光缆断线。
故障排除：首先在上位机上找出故障点，然后到出现故障的现场给掉电的光端机送电或熔接上光缆即可。
4 结语
截止目前，长距离高速胶带机已安全运行近3800小时，完成各种骨料运输量近500万吨，有效地保证了龙滩电站大坝的建设。系统在运行过程中，由于设备的物质运动和化学作用，必然会产生技术状况的不断变化。长胶运行管理的实践与经验表明，正确的掌握系统常见故障诊断与识别技术，是保障长距离高速胶带机正常运行的重要环节，可以预防发生非正常磨损和避免突发性故障，能使整个系统保持良好的工作性能。而精心维护则可以改善系统的技术状态，延缓劣化进程，把隐患消灭于萌芽状态，保证其安全运行，延长使用寿命，提高使用效率。