卷揚機亂扣故障分析及處理

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

在我公司石灰工序中，石灰窯將石灰石煅燒，生成石灰及CO2，供給下道工序。而其中卷揚機通過轉(zhuǎn)鼓纏繞鋼絲繩，提升小車，為石灰窯上料，是保障生產(chǎn)的重要設備。

1 卷揚機基本運行條件及其工作原理

石灰窯每小時上料35車，電氣系統(tǒng)采用換向組件控制正反轉(zhuǎn)，其型號為ZF-30K-D。同時用S7-200 PLC結(jié)合E6CP-AG5C旋轉(zhuǎn)編碼器界定小車上限與下限，并控制換向組件在上下限時進行正反轉(zhuǎn)切換。為保障卷揚機的正常使用，卷揚機鋼絲繩頂端設有以光電式接近開關(guān)為基礎(chǔ)的防亂扣裝置。

換向組件工作原理：

ZF-30K-D型三相電動機換向組件主回路采用5只MTC 162-16可控硅模塊作為交流開關(guān)，電壓過零開通，實現(xiàn)對電動機的啟動、停止，以及正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的運行控制，如圖1。當卷揚機處于下限時，換向組件接受PLC信號，1、3、5號可控硅導通，電機正轉(zhuǎn)運行；運行至上限時，PLC再次發(fā)出信號，換向組件內(nèi)部觸發(fā)模塊動作，1、2、4號可控硅導通，電機切換到反轉(zhuǎn)運行。其主電路部分在采用阻容保護的同時還增加了壓敏電阻保護，可以有效的抑制過電壓，防止電動機所產(chǎn)生的感應電動勢對換向組件的沖擊。

圖1 換向組件原理圖

2 卷揚機使用過程中的亂扣故障分析

在卷揚機使用過程中，曾發(fā)生多起鋼絲繩亂扣故障，防亂扣裝置未能及時動作，停止電機。致使多條鋼絲繩報廢，并長時間影響石灰窯上料。為杜絕此類故障的再次發(fā)生，技術(shù)人員對故障原因進行了分析，并結(jié)合現(xiàn)場情況對卷揚機回路及防亂扣裝置做出了改進，在此對故障原因和改進方法簡要描述。

2.1 原有防亂扣裝置工作原理

原防亂扣裝置是由光電式接近開關(guān)和擋板組成，其是以亂扣時擋板遮蔽光電式接近開關(guān)作為工作條件。當發(fā)生亂扣故障時，鋼絲繩必然下沉，彎曲的鋼絲繩壓下裝置拉繩，使擋板升高，從而擋住光電式接近開關(guān)，使光電式接近開關(guān)動作停止電機運行。

2.2 故障分析及原有防亂扣裝置存在問題

多起亂扣故障的原因均為換向組件受信號干擾誤動作，電機不能正常換向運行，當上料小車運行至上限位及下限位時，電機仍不能換向，造成轉(zhuǎn)鼓與鋼絲繩發(fā)生纏繞亂扣。而此時原有的防亂扣裝置并沒有發(fā)生動作，經(jīng)現(xiàn)場分析后發(fā)現(xiàn)，光電式接近開關(guān)在室外工作時，其性能易受現(xiàn)場環(huán)境影響。雨雪天氣和潮濕環(huán)境有極大的幾率造成光電式接近開關(guān)短路，使原有防亂扣裝置失去作用。同時由于光線反射，光電式接近開關(guān)易發(fā)生誤動作，導致防亂扣裝置可靠性的降低。同時，在光電開關(guān)動作時，換向組件內(nèi)部電源仍未停止工作，電機繼續(xù)運行，造成鋼絲繩亂扣。綜合以上多種情況，原有的防亂扣裝置不但已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需要，同時還存在加大維修量，使卷揚機不能正常運行等種種問題。

3 亂扣故障的處理和防亂扣裝置的改進

3.1 對接近開關(guān)的改進

針對光電式接近開關(guān)型防亂扣裝置易受現(xiàn)場環(huán)境影響而產(chǎn)生的問題，經(jīng)過現(xiàn)場分析和研究，將光電式接近開關(guān)改為電感式接近開關(guān)，相比于光電式接近開關(guān)，電感式接近開關(guān)由三部分組成：振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個交變磁場。當彎曲的鋼絲繩壓下裝置拉繩，使拉繩上的金屬擋板接近這一磁場，并達到感應距離的時候，在金屬擋板內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導致振蕩衰減，以致停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉(zhuǎn)化成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動控制器件，從而使電機停止運行。電感式接近開關(guān)比光電式接近開關(guān)性能穩(wěn)定，不易受外部環(huán)境干擾，有力的避免了雨雪等環(huán)境因素對設備運行造成的影響。

3.2 對控制回路的改進

將控制回路電源引入換向組件內(nèi)部電源，使防亂扣裝置動作之后，換向組件內(nèi)部電源能夠及時停電，如圖2。技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場實際情況發(fā)現(xiàn)，多次亂扣故障的發(fā)生可以綜合概括，換向組件受信號干擾未能正常換向，轉(zhuǎn)鼓與鋼絲繩已經(jīng)亂扣，原有防亂扣裝置因現(xiàn)場環(huán)境原因，發(fā)生誤動作或是動作后依然未能及時切斷控制回路電源，造成電機未能及時換向?，F(xiàn)在將控制回路電源引入換向組件內(nèi)部電源后，發(fā)生亂扣故障時，防亂扣裝置動作，同時切斷換向組件內(nèi)部電源，使電機停止運行，阻止了事故的擴大化，減小了維修和生產(chǎn)回復所需的工作量。

圖2 引入控制回路電源

3.3 對主回路的改進

在卷揚機現(xiàn)場電機引線前端引入分勵脫扣斷路器，如圖3所示。斷路器型號為NDM3-125M/3310 125A。斷路器中帶有分勵脫扣器，其主要用于遠距離操作低壓斷路器分閘控制。它的電磁線圈并聯(lián)在低壓斷路器的電源側(cè)，并將線圈接入防亂扣裝置常開點中，當防亂扣裝置動作時，常開點閉合，使分勵脫扣器的電磁鐵得電吸動銜鐵，通過傳動機構(gòu)推動自由脫扣機構(gòu)，使斷路器斷開，有效的切斷了電機主回路，在亂扣故障發(fā)生時，為卷揚機提供了第二重保護。

圖3 引入分勵脫扣斷路器

經(jīng)過對防亂扣裝置的更換、換向組件電源改造及主回路增加分勵脫扣空開三種改進后，卷揚機獲得多重保護，經(jīng)長時間運行，卷揚機未發(fā)生亂扣故障。

4 運行過程中注意的問題

卷揚機正常使用過程中，一般不會發(fā)生亂扣現(xiàn)象，但實際運行時，亂繩、過轍是卷揚機的常見故障。

亂扣現(xiàn)象的發(fā)生一般有兩種情況。

4.1 上下限時電機未能停止

此類現(xiàn)象的發(fā)生或為PLC程序故障，或為換向組件內(nèi)部故障，在對換向組件內(nèi)部電源進行改進并增加分勵脫扣斷路器后已基本杜絕了此類故障發(fā)生的可能性。

4.2 鋼絲繩與轉(zhuǎn)鼓脫扣

此類故障屬于設備問題，應多注意鋼絲繩與轉(zhuǎn)鼓的維護，及時檢查更換，可有效的降低此類故障的發(fā)生幾率。

5 結(jié) 語

通過對多次卷揚機亂扣故障的分析和處理，技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對卷揚機防亂扣裝置進行了更換，有效的解決了原有防亂扣裝置易受現(xiàn)場環(huán)境干擾的弊病。同時，通過將控制電源引入換向組件內(nèi)部電源和在卷揚機主回路增加分勵脫扣斷路器兩種手段，為卷揚機提供了雙重保護，保證了在亂扣故障發(fā)生時，能夠及時切斷電機電源，避免了事故的擴大化。通過對改進后設備運行情況的長時間觀察，改進后的卷揚機能夠長時間穩(wěn)定運行，再無亂扣故障的發(fā)生，經(jīng)實踐證明，這些改進方案對解決卷揚機亂扣故障是行之有效的。