矿用JTP1.6×1.2P型变频绞车常见故障处理方法

王志国

摘要：以矿用JTP1.6×1.2P型变频绞车为例, 根据变频器及可编程逻辑控制器工作原理, 分析绞车在矿井作业中常见故障的成因及处理办法, 给出电控设备日常检查维护建议。

关键词：变频绞车PLC故障处理维护保养

随着变频技术的成熟, 矿井在一些大型设备上基本实现了变频器电控, 如矿井的新副井绞车、一二水平主皮带、东矸石山绞车、井下-420新轨道JTP2×1.5P绞车和-420行人下山JTP1.6×1.2P绞车等, 在实际使用过程中, 由于维修工技术能力参差不齐, 经常因故障处理不及时而影响正常生产。

1 变频器工作原理及应用

1.1 工作原理

变频器采用矢量四象限运行, 并配有回馈制动单元, 采取抗干扰装置等组成, 具有自动、手动、检修控制模式。主要功能如下:

(1) 自动减速功能。当提升机运行中达到减速点时, 变频器接收到内部系统给出的减速信号, 启动机器减速程序, 按照设定的程序逐步降低提升速度, 直到设定的速度。

(2) 多段式速度控制。提升机运行一般分为5段式, 即加速阶段、等速阶段、减速阶段、爬行阶段和制动阶段。分别对应变频器在不同的时段的运行频率, 以适应控制系统对提升机在不同运转速度的要求。各阶段对应的频率可以分别设置, 用于满足各种工况下的运行需要。

(3) 能量回馈功能。提升机在提升和下放过程中, 做的功和需要的能量不一致, 提升过程中需要更多的电能转化为机械能, 下放过程中会产生富余的能量, 将电机在制动过程中产生的富余电能量回馈给电网。

(4) 紧急停车功能。变频器内部设置紧急停车信号输入端子, 急停信号发出后, 信号装置给变频器信号, 变频器收到信号后立即停止输出, 此时电机处于自由运转状态, 然后依靠机械制动装置进行停车。

1.2 应用状况

目前, 公司第九煤矿80%的井下大型固定设备已经实现变频器控制, 从副井提升到井上下斜坡轨道提升均为变频控制, 并显示出非常明显的优点。

(1) 节能效果显著。在低速段节能明显, 一般可达到30%左右。

(2) 保护功能齐全。除了过载、欠压、短路保护外, 变频器故障信号与系统安全回路的连锁, 机内备有自动减速程序。

(3) 启动对电网冲击小。变频器在启动和加速过程中产生的电流小, 加速过程中产生的电流***大不超过额定电流的1.5倍, 提升机在重载下可从低速平稳无级升至***高速度, 没有大电流出现, 大大减少了对电网的冲击。

(4) 机械冲击小。变频器运行过程中, 实现了低频率软启动和软停止, 使运行更加平衡, 电机与减速器、减速器与滚筒之间联轴器产生的机械冲击力小, 延长了设备的使用寿命。

2 常见故障及处理方法

以矿用JTP1.6×1.2P型变频绞车为例, 介绍电控部分的日常检查与维护, 以及常见故障的处理。该绞车通过主控台控制变频器工作、驱动绞车电机运行, 实现绞车的提升、下放、停车、加减速、制动等。主控台主要控制系统为PLC (Programmable Logic Controller, 可编程逻辑控制器) , 绞车电控分为两大部分, 即PLC部分和变频器部分。

2.1 PLC常见故障及处理方法

矿井提升机是机、电、液一体化大型机械设备, 在煤矿应用广泛。因PLC在运行过程中经常出现故障, 目前公司要求所有提升机必须使用双PLC即控制核心包含2套PLC系统和2套测速装置, 一套PLC完成提升机的监控功能和备用, 另一套完成提升机的主控功能, 2套PLC通过实时数据交换, 完成相互监控, 同时互为冗余。安装1台UPS (Uninterrupted Power Supply, 不间断电源) 为控制回路供电, 当系统运行过程中突然停电, 能保证二级制动有效, 确保设备及人员的安全。

(1) PLC异常、工作不稳定。环境温度过高造成, 检查冷却风扇是否运转, 修复冷却风扇, 或安装空调制冷。

(2) 电磁阀不工作, 绞车无法启动而跳闸。给液压站电磁阀供电的电源模块烧坏, 及时更换功率稍大的电源模块或相同功率的电源模块。

(3) 绞车启动几秒后或运行中跳闸。编码器损坏, 更换相同型号编码器。

(4) 液压站压力忽大忽小。检查液压站溢流阀是否堵塞, 清理溢流阀后调整系统压力即可排除系统故障;检查可调闸板是否损坏, 造成制动系统无油压, 更换可调闸板。

(5) PLC内部保护动作自锁或绞车启动数秒后安全回路断开。深指失效保护开关损坏, 更换相同型号开关。

(6) PLC动作、自保或提升到位后不停车到位。上下到位开关损坏, 更换相同型号开关。

(7) 松绳保护不起作用或绞车全回路跳闸。松绳保护开关损坏会引起, 更换同型号开关。

(8) 过卷保护不起作用或绞车跳安全回路。上下过卷开关损坏, 更换相同型号开关。

(9) PLC不工作。PLC电源模块损坏, PLC烧坏, 发现电源模块异常时立即更换, 避免PLC烧毁, 如果PLC烧坏只能更换PLC并重新安装程序。

(10) 系统油压过高或过低。主令手闸板或线性电阻损坏, 更换主令手闸板和线性电阻。

(11) 调速不稳, 绞车不启动。主令调速线性可调电阻磨损或连接器松动, 紧固连接器, 线性电阻损坏的更换相同型号电阻。

(12) 外部设备信号与PLC之间无法联络、通信, 导致绞车无法工作。信号转换板损坏, 更换匹配的信号转换板。

(13) PLC指令发出后, 外部设备无法执行。继电转换板损坏, 更换继电转换板。

2.2 变频器常见故障及处理方法

提升机控制系统配套ABB变频器, 由控制柜、变频柜、回馈柜组成。特点: (1) 采用先进的矢量控制技术、闭环控制技术、转矩控制技术。 (2) 启动平稳, 具有优良的转矩特性, 超强的过载能力。 (3) 完善的保护功能, 具有过压, 欠压, 过载, 短路, 缺相和温度保护功能。 (4) 清晰的显示功能, 可以显示变频柜在运行时的各种参数及故障代码。 (5) 良好的人机接口界面, 通过手操板可以方便控制变频器实现各种功能。 (6) 方便的外控接线, 与主控台连接实现对变频器的远程操作。

变频器是电介质的半导体电子元件, 集成电路, 电力电子元器件和电气元件组成的复杂装置, 采用单元化和模块化结构形成, 它由电主回路, 逻辑控制回路, 电源回路, 驱动及保护回路, 冷却风扇等组成, 在变频器故障诊断中, 因检测仪器, 技术资料以及技术水平等因素, 一般只限于根据故障情况找出故障单元或模块, 只作单元级和板级检查维修, 检修变频器时, 通常采用直观法, 一些典型的故障通过直观法就能及时发现, 对于较隐蔽的故障, 不便于测试的故障, 采用替换法、短路法分割法进行故障诊断。变频器常见故障及处理方法总结如下:

(1) 变频器不工作, 指示灯不亮。原因及处理方法: (1) 检查电源; (2) 检查预充电电阻, 若预充电电阻烧坏; (3) 检查主断路器通断性能, 若有故障, 更换主断路器后更换预充电电阻, 然后试送电, 变频器正常工作后故障排除; (4) 若主断路器正常, 则检查K3接触器触头和电容, 有故障更换后, 再更换预充电电阻进行试送电, 若无故障则检查变频器内IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, 绝缘栅双极型晶体管) 模块, 检查出有故障模块后更换相同型号IGBT模块及接口板, 然后故障排除, 如果IGBT模块无损坏, 用备用驱动板替换变频器驱动板进行排除, 一般指示灯不亮时的变频器常见故障才能排除。

(2) 指示灯亮而变频器无输出。原因及处理方法:选件板 (联络板) 发生故障, 更换相匹配的联络板。

(3) 变频器输出, 电机不运行。原因及处理方法:检查变频器与电机之间的线缆连接, 变频器输出线路缺相故障。

(4) 电机运行方向相反。原因及处理方法:改变变频器输出端任意两相位置, 或改变正反运行信号位置。

(5) 速度不平滑。原因及处理方法:检查速度编码器信号是否正常, 有故障进行更换。

3 结束语

设备检修必须制定合理的检修制度, 维修工必须严格按照制度对设备进行逐项检查和维护保养, 只有定期维修保养到位, 才能保证设备安全平稳运行。

(1) 加强绞车的日常检查与维护, 应设专人每天例行检查设备的运行环境 (温度、湿度、尘埃等) , 观察变频器运行情况, 噪声、温度、显示有无异常, 观察电机运行情况等, 每隔3个月对变频调速器进行定期检查: (1) 接线端子螺丝是否松动。 (2) 电缆、控制线缆有无损伤。

(2) 故障判断和处理方法, 要有良好的技术知识为基础, 只有认真掌握检修的一般规律, 并不断的总结积累经验, 才能准确及时地发现问题, 解决问题。查找故障时, 尽量拓宽思路, 把各方面能造成故障的因素都考虑到, 并仔细分析排除。

总之, 一旦变频器发生硬件故障, 如整流、逆变电路等。可能IGBT模块损坏, 大多情况下会损坏驱动元器件。***容易损坏的器件是稳压管及光耦;如驱动电路元件有问题, 如击穿、光耦老化等, 也会导致IGBT模块烧坏或变频输出电压不平衡。检查驱动电路是否有问题, 可在没通电时比较各电路触发端电阻是否一致, 以此判断是否损坏并及时处理, 防止事故扩大。

参考文献

[1]王清正, 文春萍, 肖华辉.矿用提升绞车综合保护装置[C].江西省煤炭工业协会、江西省煤炭学会, 2005年工作暨学术年会学术论文集, 2005.