起重設(shè)備電機啟動時變頻器跳閘故障分析

黃世超，羅 勇

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川成都 615000)

0 引言

起重設(shè)備的各機構(gòu)運行時對平穩(wěn)度有極高要求，必須實現(xiàn)平滑啟動、停止，避免劇烈沖擊現(xiàn)象?？紤]到設(shè)備的可靠運行要求，起重設(shè)備采用變頻器控制電動機啟動方式運行。其行走機構(gòu)通常為4臺電動機構(gòu)成，為避免電機不同步造成起重設(shè)備偏斜啃軌，一般采用一臺變頻器控制兩臺對角方向電動機的“一托二”運行方式。為避免起升機構(gòu)電機故障造成鋼絲繩受力不均造成脫鉤或鋼絲繩斷裂故障，一般采用一臺變頻器控制一臺電動機的“一托一”方式。

某電廠的主廠房橋機大車行走機構(gòu)主要組成包括：變頻器、電動機、制動器、變速箱、行走輪、測速編碼器、計程輪?？刂品绞綖椋?#大車行走變頻器控制1#、4#行走電機，2#大車行走變頻器控制2#、3#行走電機。電動機通過變速箱帶動行走輪轉(zhuǎn)動，測速編碼器將各電動機轉(zhuǎn)速反饋至變頻器，計程輪將行走距離通過信號線傳輸至顯示器并顯示出當(dāng)前的位置。當(dāng)測速編碼器檢測到電機速度不一致時，變頻器改變輸出轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)電機速度，確保4臺電動機轉(zhuǎn)速一致。當(dāng)橋機停止行走時，變頻器停止工作，電動機失去動力，同時制動器動作，將電動機卡死，避免橋機滑動。

1 故障現(xiàn)象

將2#大車行走變頻器出線負(fù)荷拆除并標(biāo)記相序后，橋機行走系統(tǒng)啟動時，檢查發(fā)現(xiàn)1#大車行走變頻器輸出轉(zhuǎn)矩帶動1#、4#行走電機轉(zhuǎn)動，變頻器上電流顯示約120 A，數(shù)據(jù)正常。

按原有標(biāo)記將2#大車行走變頻器出線回裝并緊固，再將1#大車行走變頻器出線負(fù)荷拆除并標(biāo)記相序后，橋機行走系統(tǒng)啟動時，檢查發(fā)現(xiàn)2#大車行走變頻器輸出轉(zhuǎn)矩帶動2#、3#行走電機轉(zhuǎn)動，變頻器報“電流超限”故障，變頻器停止工作。

按原有標(biāo)記將1#大車行走變頻器出線回裝并緊固，再將2#大車行走變頻器的2#行走電機電源線回裝并緊固后，橋機行走系統(tǒng)啟動時，檢查發(fā)現(xiàn)2#大車行走變頻器上啟動電流最大顯示約98A，無故障報警。

按原有標(biāo)記將1#大車行走變頻器出線回裝并緊固，將2#大車行走變頻器的2#行走電機電源線拆除再將3#行走電機電源線回裝并緊固后，橋機行走系統(tǒng)啟動時，檢查發(fā)現(xiàn)2#大車行走變頻器上啟動電流最大顯示約85 A，無故障報警。

按原有標(biāo)記將1#、2#大車行走變頻器出線回裝并緊固，橋機行走系統(tǒng)啟動時，檢查發(fā)現(xiàn)1#大車行走變頻器上電流顯示約115 A，2#大車行走變頻器報“電流超限”故障，2#大車行走變頻器停止工作。

2 故障分析

由故障現(xiàn)象分析可知，2#大車行走變頻器同時啟動2#、3#大車行走電機時會造成“電流超限”故障。結(jié)合變頻器說明書和現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)，分析故障原因可能是：變頻器參數(shù)設(shè)置不匹配；電機啟動時，設(shè)備內(nèi)部存在堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象；電機啟動時，制動器未完全打開；電機相序接反導(dǎo)致被逆向拖動；電機與減速箱的軸承偏心，導(dǎo)致啟動電流異常偏大。

依據(jù)故障現(xiàn)象，2#大車行走變頻器在不同的負(fù)荷下顯示數(shù)據(jù)不一致。初步排除了變頻器內(nèi)部元件損壞的可能性。為避免故障原因排查不徹底，計劃按順序逐個檢查各組成設(shè)備的運行狀態(tài)，確保所有設(shè)備均處于正常工作狀態(tài)。

2．1 變頻器參數(shù)復(fù)核

使用變頻器操作面板檢查并記錄2#大車行走變頻器參數(shù)，并與1#大車行走變頻器參數(shù)進行對比。檢查發(fā)現(xiàn)2#大車行走變頻器電流超限設(shè)定值為190 A，1#大車行走變頻器設(shè)定值為170 A。不存在設(shè)定值偏小的情況[1]。

2．2 制動器檢查

啟動變頻器時，現(xiàn)場檢查2#、3#電機制動器開啟到位，無開啟失敗故障。檢查2#、3#電機運行時無明顯異音，電機轉(zhuǎn)動無卡澀現(xiàn)象。多次啟停均無異常[2]。排除制動器開啟不到位造成電機轉(zhuǎn)動卡澀的可能性。

2．3 相序檢查及電流測量

打開2#、3#大車行走電機電源接線盒，檢查電源線接線相序一致。在2#變頻器處，按電源線接線相序顏色將同色的接至同一接線柱。啟動大車右行功能，檢查2#、3#電機右行正常。電機相序正確。

使用鉗型電流表測量發(fā)現(xiàn)，2#電機運行電流為80 A，啟動時最大電流為95 A；3#電機運行電流為70 A，啟動時最大電流為80 A。對比可知，2#電機啟動電流和運行電流均高于3#電機，可能存在軸承偏心等異常現(xiàn)象。

2．4 軸承同心度檢查

打開電機、減速器的連接軸承密封蓋，使用千分表檢查電機軸承、減速器軸承的連軸部分同心度。發(fā)現(xiàn)兩根軸承不完全同心，其中水平方向基本一致，豎直方向偏差約3 mm，電動機軸承比減速器軸承略低。

依據(jù)現(xiàn)場設(shè)備連接情況可知，減速器部分由多個齒輪機構(gòu)拼裝而成，當(dāng)其中一個齒輪的中心位置變動時會造成所有齒輪的位置變化，調(diào)整難度極大。電動機部分構(gòu)成簡單，且電動機安裝于基礎(chǔ)底座上，必要時可對底座高度進行適當(dāng)調(diào)整。經(jīng)現(xiàn)場討論，決定對電動機進行位置調(diào)整，實現(xiàn)電機軸承和減速器軸承同心。

使用水平儀檢測電動機各方向水平度，檢查發(fā)現(xiàn)電動機各方向水平度一致，確認(rèn)電動機本體無傾斜，需要對電動機4個支撐點增加相等高度的墊片。

使用厚度約3 mm的螺栓平墊加裝在電動機4個基礎(chǔ)座上，測量電動機水平面各向無傾斜。將電機固定牢固后，啟動2#電機，測量2#電機啟動電流為85 A，運行電流為75 A。啟動電流和運行電流明顯下降，判斷軸承輕微偏心為電流異常原因之一。

3 試運行

將2#、3#大車行走電動機電源線按標(biāo)記的相序接至2#大車行走變頻器出線端子上并緊固。啟動大車右行功能，測量發(fā)現(xiàn)2#電機啟動電流為82 A，3#電機啟動電流為83 A；變頻器上顯示電流為170 A。變頻器運行一段時間后報“電流超限”故障，停運。

由于變頻器啟動時未出現(xiàn)“電流超限”故障，運行一段時間后出現(xiàn)“電流超限”故障，且故障前電流未出現(xiàn)突變，判斷為變頻器內(nèi)部固定參數(shù)存在設(shè)置不合理的可能性，導(dǎo)致在運行期間誤報“電流超限”故障[3]。

將1#大車行走變頻器參數(shù)復(fù)制到2#大車變頻器內(nèi)。刷新后，重新啟動大車行走功能，多次試運行正常，啟動電流約155 A。判斷故障已徹底消除。

對比發(fā)現(xiàn)，2#大車行走變頻器啟動電流及運行電流相對1#大車行走變頻器均偏高，判斷2#、3#大車行走電機的減速器機構(gòu)可能存在一定程度的卡澀，因減速機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，排查不易，且設(shè)備可以正常運行，未做進一步檢查、處理。

4 結(jié)語

負(fù)荷為電動機的變頻器出現(xiàn)“電流超限”故障，一般是由于實際負(fù)荷電流過大，超出電流保護設(shè)定值所致，少數(shù)是由于變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不配套導(dǎo)致，需要逐個排查。本次故障為電機軸承偏心造成實際電流過大且變頻器參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致。經(jīng)過處理，消除了設(shè)備故障，確保了設(shè)備的安全可靠運行。

“電流超限”故障一般是由電流過大造成的，因此排查故障時需要使用電流表進行實際電流值測定。將表計測量值與變頻器顯示值比較，來判斷是否存在電流偏大的現(xiàn)象。因變頻器元件不便于檢測，通常先排查負(fù)荷端電流，確認(rèn)負(fù)荷電流小于設(shè)定值時，再考慮變頻器內(nèi)部故障可能性，最終完成故障消除工作。