電動(dòng)風(fēng)機(jī)勵(lì)磁掉電引起停機(jī)原因分析

劉世英

1 概述

華菱湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司某高爐配套電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)輸入電壓：380 V，頻率：50 Hz；額定輸出電流：120 A。為了保證勵(lì)磁電源的可靠性，勵(lì)磁控制柜輸入電源來(lái)自UPS，UPS采用雙電源自動(dòng)切換供電。

該勵(lì)磁控制柜與主電機(jī)于2006年同步投入運(yùn)行，由于勵(lì)磁系統(tǒng)故障2016年6月發(fā)生同步電機(jī)停機(jī)事故，引起高爐風(fēng)量波動(dòng)被迫休風(fēng)。故障發(fā)生后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查35 kV及10 kV供電系統(tǒng)、主變壓器、主電機(jī)均未見(jiàn)明顯異常，查看主變壓器保護(hù)裝置無(wú)任何報(bào)警。檢查勵(lì)磁控制柜發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁監(jiān)控屏有報(bào)警，Exciter-Underexcitation（欠勵(lì)），同時(shí)有報(bào)文：4∶28 NO.131 MMCP-Min circuit-breaker tripped（勵(lì)磁控制斷路器跳閘）。

通過(guò)報(bào)文可以確定此次停機(jī)事故是由于失磁引起的。但是構(gòu)成勵(lì)磁控制回路元器件較多，如何才能準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)并進(jìn)行處理，需要對(duì)圖紙資料和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施都比較熟悉。

2 事故處理過(guò)程

從故障現(xiàn)象和報(bào)警報(bào)文進(jìn)行分析，判斷為失磁停機(jī)，分析失磁的原因有：（1）勵(lì)磁進(jìn)線電源波動(dòng)或失電；（2）勵(lì)磁 UPS 故障；（3）勵(lì)磁控制器故障；（4）勵(lì)磁控制回路故障等，具體判斷處理步驟如下：

2.1 勵(lì)磁進(jìn)線電源波動(dòng)或失電

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查低壓動(dòng)力箱三相電源正常為AC380 V；勵(lì)磁UPS進(jìn)線電源正常對(duì)地為AC220 V，相間為AC380 V；雙電源切換裝置正常無(wú)故障報(bào)警可以斷定進(jìn)線電源無(wú)異常也未出現(xiàn)斷電時(shí)間超過(guò)200 ms的波動(dòng)。

2.2 勵(lì)磁UPS回路檢查

（1）檢查勵(lì)磁UPS控制面板無(wú)異常報(bào)警；

（2）檢查確定勵(lì)磁UPS進(jìn)線電源為AC380 V無(wú)異常；

（3）檢查勵(lì)磁UPS出線為AC380 V無(wú)異常。確定勵(lì)磁UPS無(wú)異常。

2.3 勵(lì)磁控制器檢查

（1）查看勵(lì)磁控制器無(wú)任何報(bào)警；

（2）檢查勵(lì)磁控制器輸入電源正常為AC220 V。

但是對(duì)于勵(lì)磁控制器的好壞還不能確定，需進(jìn)一步確認(rèn)。

2.4 勵(lì)磁控制回路檢查分析

（1）檢查勵(lì)磁控制柜內(nèi)無(wú)任何開(kāi)關(guān)跳閘，可以排除因控制回路短路造成故障；

（2）檢查勵(lì)磁控制柜內(nèi)各元器件未見(jiàn)明顯異味和燒損痕跡。

圖1 原理接線圖

通過(guò)初步的排查未見(jiàn)明顯故障點(diǎn)，但是對(duì)于隱藏在元器件內(nèi)部的故障，不能通過(guò)視覺(jué)來(lái)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)盲目的檢測(cè)也不一定能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障。因此為了縮短事故時(shí)間，討論決定通過(guò)試開(kāi)機(jī)方式查看原件動(dòng)作情況，再判斷故障點(diǎn)。通過(guò)試開(kāi)機(jī)后發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁主接觸器未動(dòng)作。

2.5 事故處理

（1）通過(guò)查看圖紙資料，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁主接觸器（型號(hào)為：3RT1064-6NP36）控制通過(guò)AC220 V和DC24 V共同控制，但由于圖紙資料對(duì)于具體控制方式描述不清，對(duì)于具體控制邏輯無(wú)法判斷。

同時(shí)測(cè)量AC220 V主線圈電阻值63.4Ω為合格；對(duì)勵(lì)磁主接觸器控制回路進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，主接觸器線圈電源AC220直接送入，DC24 V控制電源通過(guò)PLC A2模塊D6通道輸出。因此推斷勵(lì)磁主接觸器是由DC24 V繼電器觸點(diǎn)控制AC220 V線圈的通斷。通過(guò)對(duì)PLC A2模塊D6通道進(jìn)行強(qiáng)制后發(fā)現(xiàn)A2模塊D6通道輸出DC24 V后主接觸器還是沒(méi)有吸合，最終確定此故障是由勵(lì)磁主接觸器運(yùn)行中控制回路斷線，造成勵(lì)磁主接觸器釋放，同步電機(jī)失磁引起的。初步判斷控制邏輯如圖2。

（2）由于新備件為普通接觸器（型號(hào)為：3RT1064-6AP36），無(wú)DC24 V控制接線，因此依據(jù)上圖進(jìn)行改造，通過(guò)新增DC24 V中繼后恢復(fù)了接線。再次通過(guò)強(qiáng)制PLC A2模塊D6通道勵(lì)磁主接觸器吸合，確認(rèn)無(wú)其他異常后再次組織開(kāi)機(jī)，勵(lì)磁輸出正常，故障得到了解決。

圖2 推斷主接觸器控制邏輯

但由于備件與原設(shè)備不相符及故障判斷和處理時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致高爐事故停爐時(shí)間較長(zhǎng)，給公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成較大損失。

3 事故原因分析

通過(guò)事故處理過(guò)程來(lái)看，主要有三方面原因：（1）技術(shù)人員技術(shù)儲(chǔ)備，消化不足；（2）對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不了解；（3）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備掌控不足，具體分析如下：

3.1 技術(shù)人員技術(shù)儲(chǔ)備，消化不足

該接觸器為西門子產(chǎn)品，型號(hào)是3RT1064-6NP36，故障率低、可靠性高，現(xiàn)場(chǎng)使用較少，因此技術(shù)人員對(duì)次產(chǎn)品技術(shù)消化不足，在處理過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)抓住要害，導(dǎo)致故障處理時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)圖紙資料消化不徹底，對(duì)圖紙中不詳細(xì)的地方?jīng)]有研究透徹，對(duì)于此類接觸器的控制邏輯不清楚，造成故障查找處理時(shí)間較長(zhǎng)。

3.2 對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不了解

平時(shí)對(duì)具有PLC控制功能的接觸器使用較少，且該控制板固封在接觸器線圈內(nèi)部，具有較大隱蔽性。通過(guò)事后對(duì)此接觸器進(jìn)行解體對(duì)接觸器的全封閉控制模塊進(jìn)行破壞性拆除，由PLC 24 V控制板接口附件原理圖可知，該控制板相當(dāng)于一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)回路。

圖3 內(nèi)置PLC 24 V控制板接口附件及原理圖

正常運(yùn)行時(shí)，24 V直流電源經(jīng)過(guò)電容三點(diǎn)式電路形成振蕩回路，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的正弦波電路。當(dāng)C3充電電壓超過(guò)T2的啟動(dòng)電壓后，T2導(dǎo)通，C3經(jīng)過(guò)R2放電，放電電流在R2產(chǎn)生一個(gè)尖脈沖電壓波。該脈沖波觸發(fā)了可控硅SCR導(dǎo)通，從而使主接觸器線圈K吸合。當(dāng)電容C3損壞，T2在射極與基極之間不能形成導(dǎo)通所需電壓，可控硅SCR沒(méi)有觸發(fā)電壓，主接觸器在220 V交流電流波形過(guò)零點(diǎn)后SCR截至關(guān)斷。外觀檢查未發(fā)現(xiàn)缺陷，對(duì)其進(jìn)行解體，當(dāng)把接觸器主線圈及靜磁鐵拔出時(shí)，發(fā)現(xiàn)控制模塊有一個(gè)電容掉出，由于主接觸器K10的主線圈的電壓取自勵(lì)磁回路，同步電機(jī)的主勵(lì)磁回路存在3次、7次等諧波干擾，容易使該24 V控制板電容加速老化。最終使主接觸器的線圈回路開(kāi)路而失壓，接觸器欠壓脫扣動(dòng)作，電動(dòng)風(fēng)機(jī)勵(lì)磁電源掉電后保護(hù)跳閘停

3.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備掌控不足

該接觸器運(yùn)行將近十年，已超出電子電氣設(shè)備的更換周期，因?qū)Ξa(chǎn)品結(jié)構(gòu)不了解，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行更換，同時(shí)對(duì)于備品備件準(zhǔn)備不足，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有準(zhǔn)備同類型備件導(dǎo)致事故處理時(shí)間延長(zhǎng)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)此次事故原因的查找、分析、處理，對(duì)接觸器不同的控制方式有了更多了解和掌握，同時(shí)對(duì)于同步電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)有了更深的了解，對(duì)于事故處理的方式方法有了更多的認(rèn)識(shí)，今后將加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高故障處理能力，縮短故障判斷處理時(shí)間，同時(shí)還需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備做更多了解，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況及時(shí)提出更換意見(jiàn)，杜絕設(shè)備帶病運(yùn)行，降低設(shè)備故障率，減少事故損失。

[1]劉瑞玲，張明.西門子GL150變頻軟啟動(dòng)技術(shù)在電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用[J]. 電工技術(shù)，2010（10）.

[2]劉志國(guó)，羅文旭.西門子GL150變頻系統(tǒng)在高爐鼓風(fēng)上的應(yīng)用[J]. 變頻器世界，2014（9）.