帶寬650mm直行皮帶式輸送機運行時電機發(fā)熱嚴(yán)重的故障分析

鄒旭光　董亞婷

摘 要:將變頻器運用于皮帶式輸送機的控制,滿載運行時電機工作電流超過額定值,電動機發(fā)熱嚴(yán)重,故障原因分析。

關(guān)鍵詞:皮帶式輸送機變頻器電機發(fā)熱V/f調(diào)節(jié)傳動比

中圖分類號:TD634 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0127-01

帶式輸送機是一種以摩擦力為驅(qū)動力來連續(xù)傳輸物料的高效機械設(shè)備,在工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用,有著物料運量大、輸送距離長、工作時間連續(xù)等優(yōu)點,而且結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、運行可靠,易于實現(xiàn)集中控制和加裝自動化設(shè)備。現(xiàn)有一部帶寬650mm的直行皮帶式輸送機,工作條件為:單軸單電機,連續(xù)單向運轉(zhuǎn),空載啟動,滿載運行,載荷平穩(wěn),設(shè)計使用年限15年,S7包括電制動的連續(xù)周期工作制,工作環(huán)境為室內(nèi),環(huán)境溫度為室溫。運輸帶速允許誤差±5％,輸送帶效率η=0.94-0.96。皮帶工作拉力F=2800N,帶速V=1.6m/s,α=0o,滾筒直徑D=400mm,物料輸送量60t/h。配用電動機型號為YB160M-4,其主要參數(shù)為:額定功率P=11kW,額定電壓380V,額定電流22.6A,額定轉(zhuǎn)速1440r/min,絕緣等級:B,防護等級為IP44。

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)得到了日益完善。變頻器以其卓越的性能和突出的優(yōu)點,應(yīng)用越來越廣泛。為了改善設(shè)備運行性能、提高生產(chǎn)效率、降低皮帶強度要求、延長設(shè)備部件壽命、降低設(shè)備維護量、使輸送機實現(xiàn)軟啟動和重載起動,對皮帶輸送機進行技術(shù)改造,用變頻器來控制皮帶機的起動和運行。經(jīng)過計算選型,變頻器選用三菱FR-A540-18.5K-CH型。

當(dāng)設(shè)備安裝完畢,變頻器參數(shù)設(shè)定好后,通電試車時發(fā)現(xiàn)滿載運行時電動機發(fā)熱嚴(yán)重,用鉗形電流表測得工作電流超過22.6A,但過載保護繼電器沒有動作。問題出在哪里？

故障現(xiàn)象是電機過熱,工作電流超過額定值。造成電機過熱的因素很多,如室溫過高、散熱不良、過負(fù)荷、電壓不平衡、缺相、電機受潮、機械卡阻、堵轉(zhuǎn)、接線錯誤、頻繁起動等等。查找故障原因時分析了以下幾種情況。

第一類情況:停電后檢查電機,由于在加裝變頻器之前該輸送機一直運行正常,所以室溫過高、散熱不良、電機受潮、運動部件被卡阻等等暫時可以被排除。如果是電機缺相運行,啟動時會有強烈的嗡嗡聲,震動增大,有異常響聲,轉(zhuǎn)速下降,電流增大甚至燒毀電機等現(xiàn)象。這與實際運行情況不符,可以排除。

第二類情況:根據(jù)工作電流超過額定電流這一情況,懷疑有可能是負(fù)荷過重或三相電壓不平衡等原因造成電機過載發(fā)熱嚴(yán)重。

(1)當(dāng)電壓不平衡時電機會發(fā)出很大噪聲,運轉(zhuǎn)時會抖動,軸上輸出功率大大降低,電機發(fā)熱不均衡,負(fù)荷大時會發(fā)生過流故障,保護器頻繁動作。要先檢查電動機側(cè)三相電壓是否平衡,再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡。如不平衡,則有可能是變頻器內(nèi)部故障。如果測得變頻器輸出端的三相電壓平衡,那從變頻器到電動機之間的線路上有可能出問題。應(yīng)檢查相關(guān)線路接線等。經(jīng)過仔細(xì)檢查后,確定可以排除三相電壓不平衡情況。

(2)再檢查變頻器的電子熱保護功能預(yù)設(shè)值是否合理。若電機發(fā)熱,但是溫升不高,則有可能是電子熱保護功能的預(yù)置值偏保守。如果電子熱保護功能預(yù)設(shè)值已經(jīng)設(shè)置到最大值,則說明變頻器容量選擇過小,必須更換大容量變頻器。如變頻器容量夠大,則可以放大電子熱保護功能的預(yù)設(shè)值。經(jīng)過分析,這個也可以排除。

(3)電機滿載運行時過負(fù)荷,電機軸上負(fù)荷偏大,表現(xiàn)為電機的溫升過大,發(fā)熱嚴(yán)重,工作電流大于額定值,過載繼電保護未動作,這與實際運行情況基本相符。對于皮帶輸送機這種恒轉(zhuǎn)矩類的負(fù)載,可能原因是變頻器輸出頻率過低,電機轉(zhuǎn)矩不足,拖不動負(fù)荷,而且電機低頻運行時風(fēng)扇運行慢,熱量散不出去導(dǎo)致電機溫升異常。這個可以采用以下三種措施來解決。

①更換大容量電機以提高低速轉(zhuǎn)矩。

電機轉(zhuǎn)速公式:n＝60f/P

(n為轉(zhuǎn)速,f為電源頻率,P為磁極對數(shù))

電機功率:P=1.732×U×I×cosφ

(電機是三相對稱負(fù)載,U、I分別為線電壓、線電流,cosφ是功率因數(shù))

電機轉(zhuǎn)矩公式:T=9550·P/n

(T為轉(zhuǎn)矩,單位N·m,P為輸出功率,單位kW,n是電機轉(zhuǎn)速,單位r/min)

大容量電機轉(zhuǎn)矩大,低轉(zhuǎn)速時機械特性曲線好。

②是增大V/f參數(shù)設(shè)定,設(shè)定“轉(zhuǎn)矩提升”手動補償參數(shù),在低頻段對電源電壓進行適當(dāng)補償以提升轉(zhuǎn)矩。這是因為在下圖中f1是基頻,設(shè)置成電動機的額定頻率50Hz。在基頻以下調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,此時,電機的機械特性基本上是平行下移的,在頻率較低時最大轉(zhuǎn)矩將減少,滿載啟動運行時候會過負(fù)荷,電機發(fā)熱。

③通過加大傳動比的方式來提高變頻器輸出頻率,增加轉(zhuǎn)矩,以減輕電動機軸上的負(fù)荷(如圖1)。

通常把電動機輸出軸的轉(zhuǎn)速與負(fù)載輸入軸的轉(zhuǎn)速之比稱為傳動比。假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的傳動比為TL,原來的傳動比為λ,改變后的傳動比是λ'',那么在原傳動比的情況下,折算到電動機軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算值,如下。

T''L1=TL/λ

傳動比改變后,折算到電動機軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算值,如下。

T''L2=TL/λ''

當(dāng)λ''>λ時,T''L2

綜上所述,老設(shè)備改造升級時,要全盤細(xì)致考慮系統(tǒng)各部分匹配情況,不能簡單地把新老設(shè)備生堆硬砌接到一起,否則就可能會出問題。

參考文獻

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[2] 丁斗章．變頻調(diào)速技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用[M]．機械工業(yè)出版社.