卷?yè)P(yáng)控制用變頻器頻繁故障原因分析及整改措施

陳 輝

(中條山有色金屬集團(tuán)有限公司 生產(chǎn)部， 山西 垣曲 043700)

卷?yè)P(yáng)控制用變頻器頻繁故障原因分析及整改措施

陳 輝

(中條山有色金屬集團(tuán)有限公司 生產(chǎn)部， 山西 垣曲 043700)

針對(duì)篦子溝礦業(yè)公司389副井卷?yè)P(yáng)控制用變頻器在調(diào)試及投運(yùn)階段頻繁出現(xiàn)故障的情況，進(jìn)行了原因分析，并提出了相應(yīng)的整改措施，為同類(lèi)型四象限變頻器在井下卷?yè)P(yáng)的應(yīng)用提供了很好的借鑒作用。

卷?yè)P(yáng)； 變頻器； 整改措施

0 概述

篦子溝礦業(yè)公司389副井卷?yè)P(yáng)采用單繩纏繞式礦井提升機(jī)，型號(hào)為2JK- 2.5×1.2E,電控系統(tǒng)選用ABB公司生產(chǎn)的ACS800型660 V變頻器，電機(jī)采用變頻電機(jī)，型號(hào)為YZPF400L2- 8- AH603。電控系統(tǒng)安裝調(diào)試工作于2012年9月11日結(jié)束，9月28日開(kāi)始試運(yùn)行，2013年4月底卷?yè)P(yáng)開(kāi)始帶負(fù)載正常提升。在試運(yùn)行和帶負(fù)載正常提升期間，變頻器多次發(fā)生故障，嚴(yán)重制約了礦業(yè)公司的正常生產(chǎn)。為此，中條山集團(tuán)公司召集有關(guān)技術(shù)人員對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了專(zhuān)題研討。

1 變頻器故障情況

(1)2012年9月28日卷?yè)P(yáng)正常運(yùn)行20 min后，聽(tīng)見(jiàn)短路聲音，6 kV高壓線(xiàn)路越級(jí)跳閘保護(hù)，卷?yè)P(yáng)變頻系統(tǒng)報(bào)故障，經(jīng)查找判斷變頻器逆變柜出現(xiàn)故障，ABB廠(chǎng)家技術(shù)人員更換變頻器逆變柜電源集成電路板五塊，卷?yè)P(yáng)正常運(yùn)行。

(2)調(diào)試初期，卷?yè)P(yáng)頻繁出現(xiàn)超溫故障報(bào)警代碼。

(3)2013年1月8日卷?yè)P(yáng)開(kāi)始正常運(yùn)行75 min后變頻器突然停止工作并跳閘，ABB廠(chǎng)家技術(shù)人員更換變頻器整流柜電源集成電路板五塊，卷?yè)P(yáng)正常運(yùn)行。

(4)2013年7月15日下午17時(shí)左右，操作工在卷?yè)P(yáng)提人過(guò)程中聽(tīng)見(jiàn)變頻柜有短路放炮聲音，隨后變頻器不能工作，ABB廠(chǎng)家技術(shù)人員更換變頻器逆變柜電源集成電路板五塊，卷?yè)P(yáng)正常運(yùn)行。

2 故障原因分析

2.1 變頻器使用環(huán)境的影響

經(jīng)了解，該型號(hào)變頻器(ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991)并沒(méi)有在井下環(huán)境中使用的先例。井下環(huán)境比較惡劣，空氣潮濕且粉塵較大，對(duì)變頻器的防護(hù)等級(jí)要求較高，招標(biāo)時(shí)使用方對(duì)產(chǎn)品絕緣防護(hù)等級(jí)要求達(dá)到IP54，廠(chǎng)家供貨只能達(dá)到IP23。井下供電采用6 kV供電電壓，電壓波動(dòng)在15%左右。另外，在調(diào)試階段，變頻器每天只能開(kāi)動(dòng)2 h左右，開(kāi)動(dòng)率偏低，容易受潮，所以在卷?yè)P(yáng)調(diào)試階段發(fā)生故障頻次較多。

2.2 變頻器柜頂側(cè)冷卻風(fēng)扇線(xiàn)路接錯(cuò)

調(diào)試初期，變頻器多次出現(xiàn)超溫報(bào)警故障代碼，原因就是變頻器柜頂側(cè)冷卻風(fēng)扇線(xiàn)路接錯(cuò)，機(jī)體產(chǎn)生的熱量不能往外抽。

2.3 卷?yè)P(yáng)工操作不熟練的影響

變頻器故障報(bào)警后，卷?yè)P(yáng)工沒(méi)有按技術(shù)操作要求停10 min左右時(shí)間，或消除故障后再啟動(dòng)變頻器，而是為了不影響提升工作馬上啟動(dòng)變頻器試運(yùn)，可能會(huì)擴(kuò)大變頻器的事故。另外維修工(包括廠(chǎng)家技術(shù)人員)在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，不能明確判斷出是哪個(gè)模塊有問(wèn)題，只能把五個(gè)模塊都換掉，這樣影響了處理故障的時(shí)間。

2.4 卷?yè)P(yáng)在招標(biāo)時(shí)改變了設(shè)計(jì)參數(shù)

389副井卷?yè)P(yáng)設(shè)計(jì)罐籠為5號(hào)罐籠，尺寸為4 m×1.44 m×2 m，自重3.2 t，設(shè)計(jì)為2×0.75立方雙斗車(chē)或一個(gè)1.2立方側(cè)卸式礦車(chē)。后來(lái)技術(shù)人員考慮井下礦車(chē)的通用性(目前井下都采用2立方側(cè)卸式礦車(chē))將罐籠改為5A號(hào)罐籠，尺寸為3.2 m×1.44 m×2 m，自重2.7 t，承載2立方側(cè)卸式礦車(chē)。電機(jī)容量由原設(shè)計(jì)280 kW改為250 kW。參數(shù)改變后，卷?yè)P(yáng)運(yùn)行多次出現(xiàn)提不起來(lái)或者在提升過(guò)程中溜鉤現(xiàn)象。

2.5 變頻器逆變單元容量配置不合理

該款變頻器單元柜主要分三個(gè)部分(配三個(gè)小車(chē))，分別是濾波部分(ALCL- 15- 7)、整流部分(ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991)、逆變部分(ACS800- 104- 0440- 7+E205+V991)。卷?yè)P(yáng)變頻器是一種四象限變頻器，和普通變頻器結(jié)構(gòu)和工作原理不同，普通變頻器采用二極管整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)化成直流，然后采用IGBT逆變將直流轉(zhuǎn)化成電壓頻率皆可調(diào)整的交流電，這種變頻器只能工作在電動(dòng)狀態(tài)，所以稱(chēng)之為兩象限變頻器，由于兩象限變頻器采用二極管整流橋，無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，所以沒(méi)有辦法將電機(jī)回饋系統(tǒng)的能量送回電網(wǎng)。四象限變頻器采用IGBT做整流橋，IGBT功率模塊可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，可以將電動(dòng)機(jī)回饋產(chǎn)生的能量反送到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的效果。

通過(guò)對(duì)四象限變頻器原理分析可以知道，該型號(hào)變頻器的整流單元和逆變單元應(yīng)該配置是一樣的(圖紙也反應(yīng)了這一點(diǎn))。但副井卷?yè)P(yáng)變頻器實(shí)際配置逆變單元容量(0440)小于整流單元容量(0580)，這樣的配置是不合適的，技術(shù)人員同時(shí)查看了主井卷?yè)P(yáng)變頻器單元的配置，逆變單元和整流單元容量一樣，均為0580。

2.6 廠(chǎng)家對(duì)變頻器調(diào)試參數(shù)提供不完整

比如卷?yè)P(yáng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩輸入?yún)?shù)一般為1.2倍，現(xiàn)副井已調(diào)整1.6倍，對(duì)電氣系統(tǒng)運(yùn)行是否有影響？調(diào)試參數(shù)當(dāng)中沒(méi)有給出明確的要求，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整和輸入一些參數(shù)。

3 處理措施

3.1 改善變頻器工作環(huán)境

在配電室中單獨(dú)把變頻器柜間隔出來(lái)，密閉并裝上空調(diào)；在變頻器上側(cè)制作專(zhuān)門(mén)的冷卻風(fēng)道把熱風(fēng)引出間隔；對(duì)變頻柜下側(cè)電纜溝入口處進(jìn)行密封，定期清理柜門(mén)粉塵過(guò)濾網(wǎng)；對(duì)副井硐室控制變頻器專(zhuān)用630 kVA變壓器的高壓柜整定保護(hù)值進(jìn)行調(diào)整；要求廠(chǎng)家提供更為詳細(xì)的變頻器調(diào)試參數(shù)表。

3.2 加強(qiáng)卷?yè)P(yáng)工技術(shù)培訓(xùn)

對(duì)變頻器故障跳閘后什么情況下不能重新啟動(dòng)變頻器，什么情況下可以重新啟動(dòng)變頻器做出規(guī)定；對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的故障代碼及其對(duì)應(yīng)的故障類(lèi)型和處理方式有針對(duì)性的進(jìn)行培訓(xùn)；對(duì)變頻器內(nèi)部三個(gè)主要工作單元的構(gòu)成結(jié)構(gòu)、主要單元模塊的安裝位置及故障預(yù)判進(jìn)行培訓(xùn)。

3.3 降低礦車(chē)裝滿(mǎn)率，避免過(guò)載

針對(duì)卷?yè)P(yáng)運(yùn)行多次出現(xiàn)提不起來(lái)或者在提升過(guò)程中溜鉤現(xiàn)象，采取降低2立方側(cè)卸式礦車(chē)裝滿(mǎn)率(規(guī)定不能超過(guò)80%),并在189中段提礦時(shí)，采用鋼梁先托住礦車(chē)，可以降低卷?yè)P(yáng)提升時(shí)所需要的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

3.4 調(diào)整變頻器逆變單元容量配置

因?yàn)樽冾l器還在質(zhì)保期，經(jīng)和廠(chǎng)家溝通，調(diào)整變頻器逆變單元容量配置為ACS800- 104- 0580- 7+E205+V991，和整流單元容量配置一樣。

3.5 增加配備變頻器逆變(整流)備用小車(chē)

389副井卷?yè)P(yáng)的作用是提人、提料及開(kāi)拓主井時(shí)提廢石，對(duì)卷?yè)P(yáng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求是很高的。目前的實(shí)際情況是操作人員對(duì)新的電控系統(tǒng)(尤其是變頻器)操作維護(hù)不熟悉，出了故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。如果對(duì)變頻器只是配一些備用模塊，判斷故障位置不明確，更換時(shí)間長(zhǎng)，不能起到及時(shí)處理故障的作用，另外由于前幾次模塊故障，已經(jīng)造成了部分接線(xiàn)端子出現(xiàn)炭化的現(xiàn)象，所以建議增加配備變頻器逆變(整流)備用小車(chē)一臺(tái)，這樣一旦故障，先更換小車(chē)，恢復(fù)變頻器正常運(yùn)行，再處理和更換小車(chē)內(nèi)的故障模塊。因?yàn)橹鞲本冾l器配置是一樣的，兩個(gè)變頻器可以配一臺(tái)備用小車(chē)。

3.6 增設(shè)輸入、輸出側(cè)電抗器，變頻柜至電機(jī)段采用專(zhuān)用的變頻電纜

增設(shè)輸入電抗器，可以削弱輸入電路中的浪涌電壓、電流對(duì)變頻器的沖擊，削弱電源電壓不平衡的影響作用；增設(shè)輸出電抗器可以有效抑制變頻器的IGBT開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的瞬間高電壓，減少此電壓對(duì)電纜絕緣和電機(jī)的不良影響；變頻電纜具有較強(qiáng)的耐電壓沖擊性，能經(jīng)受高速頻繁變頻時(shí)的脈沖電壓，對(duì)變頻電器起到良好的保護(hù)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分步實(shí)施的各項(xiàng)處理措施，389副井卷?yè)P(yáng)控制變頻器運(yùn)行幾個(gè)月來(lái)沒(méi)有再出現(xiàn)整流、逆變或電源模塊燒毀現(xiàn)象，也沒(méi)有出現(xiàn)其它報(bào)警故障代碼，這為同類(lèi)型四象限變頻器在井下卷?yè)P(yáng)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了很好的借鑒作用。

[1] 樊武明.井下卷?yè)P(yáng)提升機(jī)變頻柜故障頻發(fā)原因分析[J].電世界，2009，(3).

Failure Analysis and Corrective Measures of Converter Used on Winch Control System

CHEN Hui

(Production Department, Zhongtiaoshan Non-ferrous Metals Group Co., Ltd. Yuanqu 043700, China)

The converter of winch control system had occurred faults frequently in commissioning stage in BIZIGOU mining company 389 auxiliary shaft, the paper analyses reasons and carries out corresponding corrective measures, these can provides good reference to the same type of four-quadrant drive in the underground hoist the application.

winch； converter； corrective measures

2013-09-23

陳輝(1969-)，男，山西運(yùn)城人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事電氣運(yùn)行及設(shè)備管理工作，現(xiàn)任中條山集團(tuán)生產(chǎn)部機(jī)動(dòng)科科長(zhǎng)。

TN773

B

1003-8884(2014)01-0064-03