勵磁系統(tǒng)故障分析與維修

張嶺輝ZHANG Ling-hui

（邢臺市朱莊水庫管理處，邢臺 054000）

（Zhuzhuang Reservoir Management Office of Xingtai，Xingtai 054000，China）

本站水輪發(fā)電機型號為SFWJ630-6/990，勵磁機為交流無碳刷勵磁機，型號為IFLW3-22/368 勵磁系統(tǒng)由plc控制，投入運行時間為2002-6，出現(xiàn)故障現(xiàn)象為開機過程中勵磁電壓不穩(wěn)定，勵磁電壓在100-200v 之間搬動，不能達到額定電壓400v，同時伴隨的是交流勵磁機中出現(xiàn)環(huán)形火花。根據(jù)以上所述情況，做出了以下幾個判斷：①交流勵磁機出現(xiàn)故障。②勵磁系統(tǒng)電路中元件損壞或接觸不良。③勵磁系統(tǒng)核心模塊s7-200 損壞或勵磁模塊程序出現(xiàn)錯誤。首先對交流勵磁機進行處理，由于猜想是不是由于出現(xiàn)火花才導致勵磁電壓不穩(wěn)定進而不能達到額定電壓，由交流勵磁機是旋轉電樞式，即交流勵磁機的電樞是旋轉的，而磁場繞組是固定的，且交流勵磁機的電樞和發(fā)電機的轉子繞組即磁場繞組是同軸的，所以交流勵磁機電樞和發(fā)電機勵磁繞組是同步的，這樣交流勵磁機電樞產(chǎn)生的電經(jīng)過整流后直接送入到發(fā)電機轉子中。所以對勵磁機的繞組進行絕緣系數(shù)測量判斷是否燒損或者接地。在測量時發(fā)現(xiàn)勵磁繞組上有大量塵土。隨即進行低壓風進行清理，開機測試勵磁機外火花現(xiàn)象消除，勵磁電壓依然不穩(wěn)達不到額定電壓，排除勵磁機問題。

經(jīng)觀察在勵磁開關投入時，繼電器不能接和，接觸器接觸開關接觸以后不能跳出，對接觸器，繼電器，進行單獨檢測沒有問題。我們對plc 勵磁系統(tǒng)進行交流勵磁工作的穩(wěn)定波形圖進行測量。波形圖存在時而正常時而不正常。進而分析勵磁機控制元件及勵磁系統(tǒng)硬件存在故障或接觸不好問題，相繼分別對控制元件電阻、電位器、濾波器、進行單獨分離進行檢測都沒有問題。在拆除可控硅時波形圖出現(xiàn)正常波形，判斷可能是可控硅有問題，隨即對可控硅進行觸發(fā)實驗，檢測沒有問題，在可控硅與其它接觸面上存在一層綠色物質，可能是影響良好接觸的問題所在，處理問題，勵磁工作波形圖都顯示正常，開機勵磁問題依然存在。經(jīng)過以上的工作，基本確定問題出現(xiàn)在勵磁系統(tǒng)核心元件S7-200plc 上。經(jīng)回憶以前出現(xiàn)過勵磁電壓不穩(wěn)達不到額定電壓的情況，當時以為天氣溫度過高，用風扇降溫問題解決，現(xiàn)在分析，應該是可控硅和其散熱片接觸不好導致溫度過高進而導致勵磁工作不穩(wěn)定所致。所以，在運行過程中如果出現(xiàn)異常問題應該及時溝通廠家進行解決，避免導致核心部件損壞。

以下我們對勵磁核心元件和勵磁系統(tǒng)程序進行分析找到問題，先看下勵磁系統(tǒng)的結構、硬件與工作原理。CPU模塊中的存儲器功能：存儲系統(tǒng)程序（操作系統(tǒng)）&用戶程序、隨機存取存儲器（RAM）—斷電易失、只讀存儲器（ROM）—存放系統(tǒng)程序、可編程只讀存儲器（EEPROM）—存放用戶程序。輸入模塊功能：將現(xiàn)場的按鈕、開關或傳感器等信號、轉換成PLC 內部可處理的標準信號。分類：直流輸入接口、交流輸入接口、交—直流輸入接口。電路：光電耦合電路、RC 信號濾波電路（延遲時間可調）。輸出模塊功能：將PLC 內部標準信號轉換為現(xiàn)場執(zhí)行機構需要的電開關量。晶體管型輸出接口—直流負載、無觸點、響應快、繼電器型輸出接口—交、直流負載、有觸點、有延時。運行狀態(tài)循環(huán)過程讀取輸入—執(zhí)行用戶程序—智能模塊通信—通信信息處理—自診斷檢查—修改輸出。讀取輸入：將外部數(shù)字了輸入電路的狀態(tài)（ON/OFF）讀入輸入過程映像寄存器。執(zhí)行用戶程序：用戶程序由指令組成，指令在存儲器內順序排列，CPU 從第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行用戶程序，程序執(zhí)行階段，外部輸入信號的變化不影響輸入寄存器中的狀態(tài)。通訊處理：CPU 通過通信接口與其它設備（如編程器）交換程序、數(shù)據(jù)等。CPU 自診斷測試：監(jiān)測主機硬件、各模塊狀態(tài)是否正常。改寫輸出：程序執(zhí)行完，刷新輸出過程映像寄存器，將輸出寄存器中的狀態(tài)送到輸出模塊，經(jīng)輸出模塊放大后送給負載。中斷程序處理：中斷發(fā)生后，CPU 停止正常的掃描工作方式，立即執(zhí)行中斷程序。立即I/O 處理：讀入輸入點時，相應的輸入寄存器值不更新改寫輸出點時，相應的輸出寄存器值不更新。掃描周期：執(zhí)行一次掃描操作所需的時間。

了解了勵磁系統(tǒng)的結構和原理，依次檢測更換各個模塊，沒有發(fā)現(xiàn)問題，拆除S7-200 勵磁系統(tǒng)上軟件控制接口，手動電升壓降壓，一切正常，問題出在cpu 核心模塊上，聯(lián)系廠家更換cpu 核心模塊，更換此模塊不但需要換模塊，模塊里程序應重新寫（此勵磁系統(tǒng)跟調速器控制系統(tǒng)兼容問題），此程序沒有備份，廠家推薦更換整套勵磁系統(tǒng)，計算性價比及無人值班運行穩(wěn)定性，更換勵磁裝置為XLS-WS 微機智能勵磁控制器，勵磁正常。

[1]劉忠源.同步電機可控硅勵磁系統(tǒng)[M].河南：華北水利水電學院，1987.

[2]西門子公司.s7-200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊[k].西門子公司，2003.

[3]任振輝，馬永鵬，劉軍.電氣控制與PLC 原理及應用[M].水利水電出版社，2008.