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矿用JTP1.6×1.2P型变频绞车常见故障处理方法

王志国

摘要：以矿用JTP1.6×1.2P型变频绞车为例, 根据变频器及可编程逻辑控制器工作原理, 分析绞车在矿井作业中常见故障的成因及处理办法, 给出电控设备日常检查维护建议。

关键词：变频绞车PLC故障处理维护保养

随着变频技术的成熟, 矿井在一些大型设备上基本实现了变频器电控, 如矿井的新副井绞车、一二水平主皮带、东矸石山绞车、井下-420新轨道JTP2×1.5P绞车和-420行人下山JTP1.6×1.2P绞车等, 在实际使用过程中, 由于维修工技术能力参差不齐, 经常因故障处理不及时而影响正常生产。

1 变频器工作原理及应用

1.1 工作原理

变频器采用矢量四象限运行, 并配有回馈制动单元, 采取抗干扰装置等组成, 具有自动、手动、检修控制模式。主要功能如下:

(1) 自动减速功能。当提升机运行中达到减速点时, 变频器接收到内部系统给出的减速信号, 启动机器减速程序, 按照设定的程序逐步降低提升速度, 直到设定的速度。

(2) 多段式速度控制。提升机运行一般分为5段式, 即加速阶段、等速阶段、减速阶段、爬行阶段和制动阶段。分别对应变频器在不同的时段的运行频率, 以适应控制系统对提升机在不同运转速度的要求。各阶段对应的频率可以分别设置, 用于满足各种工况下的运行需要。

(3) 能量回馈功能。提升机在提升和下放过程中, 做的功和需要的能量不一致, 提升过程中需要更多的电能转化为机械能, 下放过程中会产生富余的能量, 将电机在制动过程中产生的富余电能量回馈给电网。

(4) 紧急停车功能。变频器内部设置紧急停车信号输入端子, 急停信号发出后, 信号装置给变频器信号, 变频器收到信号后立即停止输出, 此时电机处于自由运转状态, 然后依靠机械制动装置进行停车。

1.2 应用状况

目前, 在线买世界杯平台-世界杯（中国）第九煤矿80%的井下大型固定设备已经实现变频器控制, 从副井提升到井上下斜坡轨道提升均为变频控制, 并显示出非常明显的优点。

(1) 节能效果显著。在低速段节能明显, 一般可达到30%左右。

(2) 保护功能齐全。除了过载、欠压、短路保护外, 变频器故障信号与系统安全回路的连锁, 机内备有自动减速程序。

(3) 启动对电网冲击小。变频器在启动和加速过程中产生的电流小, 加速过程中产生的电流***大不超过额定电流的1.5倍, 提升机在重载下可从低速平稳无级升至***高速度, 没有大电流出现, 大大减少了对电网的冲击。

(4) 机械冲击小。变频器运行过程中, 实现了低频率软启动和软停止, 使运行更加平衡, 电机与减速器、减速器与滚筒之间联轴器产生的机械冲击力小, 延长了设备的使用寿命。

2 常见故障及处理方法

以矿用JTP1.6×1.2P型变频绞车为例, 介绍电控部分的日常检查与维护, 以及常见故障的处理。该绞车通过主控台控制变频器工作、驱动绞车电机运行, 实现绞车的提升、下放、停车、加减速、制动等。主控台主要控制系统为PLC (Programmable Logic Controller, 可编程逻辑控制器) , 绞车电控分为两大部分, 即PLC部分和变频器部分。

2.1 PLC常见故障及处理方法

矿井提升机是机、电、液一体化大型机械设备, 在煤矿应用广泛。因PLC在运行过程中经常出现故障, 目前在线买世界杯平台-世界杯（中国）要求所有提升机必须使用双PLC即控制核心包含2套PLC系统和2套测速装置, 一套PLC完成提升机的监控功能和备用, 另一套完成提升机的主控功能, 2套PLC通过实时数据交换, 完成相互监控, 同时互为冗余。安装1台UPS (Uninterrupted Power Supply, 不间断电源) 为控制回路供电, 当系统运行过程中突然停电, 能保证二级制动有效, 确保设备及人员的安全。

(1) PLC异常、工作不稳定。环境温度过高造成, 检查冷却风扇是否运转, 修复冷却风扇, 或安装空调制冷。

(2) 电磁阀不工作, 绞车无法启动而跳闸。给液压站电磁阀供电的电源模块烧坏, 及时更换功率稍大的电源模块或相同功率的电源模块。

(3) 绞车启动几秒后或运行中跳闸。编码器损坏, 更换相同型号编码器。

(4) 液压站压力忽大忽小。检查液压站溢流阀是否堵塞, 清理溢流阀后调整系统压力即可排除系统故障;检查可调闸板是否损坏, 造成制动系统无油压, 更换可调闸板。

(5) PLC内部保护动作自锁或绞车启动数秒后安全回路断开。深指失效保护开关损坏, 更换相同型号开关。

(6) PLC动作、自保或提升到位后不停车到位。上下到位开关损坏, 更换相同型号开关。

(7) 松绳保护不起作用或绞车全回路跳闸。松绳保护开关损坏会引起, 更换同型号开关。

(8) 过卷保护不起作用或绞车跳安全回路。上下过卷开关损坏, 更换相同型号开关。

(9) PLC不工作。PLC电源模块损坏, PLC烧坏, 发现电源模块异常时立即更换, 避免PLC烧毁, 如果PLC烧坏只能更换PLC并重新安装程序。

(10) 系统油压过高或过低。主令手闸板或线性电阻损坏, 更换主令手闸板和线性电阻。

(11) 调速不稳, 绞车不启动。主令调速线性可调电阻磨损或连接器松动, 紧固连接器, 线性电阻损坏的更换相同型号电阻。

(12) 外部设备信号与PLC之间无法联络、通信, 导致绞车无法工作。信号转换板损坏, 更换匹配的信号转换板。

(13) PLC指令发出后, 外部设备无法执行。继电转换板损坏, 更换继电转换板。

2.2 变频器常见故障及处理方法

提升机控制系统配套ABB变频器, 由控制柜、变频柜、回馈柜组成。特点: (1) 采用先进的矢量控制技术、闭环控制技术、转矩控制技术。 (2) 启动平稳, 具有优良的转矩特性, 超强的过载能力。 (3) 完善的保护功能, 具有过压, 欠压, 过载, 短路, 缺相和温度保护功能。 (4) 清晰的显示功能, 可以显示变频柜在运行时的各种参数及故障代码。 (5) 良好的人机接口界面, 通过手操板可以方便控制变频器实现各种功能。 (6) 方便的外控接线, 与主控台连接实现对变频器的远程操作。

变频器是电介质的半导体电子元件, 集成电路, 电力电子元器件和电气元件组成的复杂装置, 采用单元化和模块化结构形成, 它由电主回路, 逻辑控制回路, 电源回路, 驱动及保护回路, 冷却风扇等组成, 在变频器故障诊断中, 因检测仪器, 技术资料以及技术水平等因素, 一般只限于根据故障情况找出故障单元或模块, 只作单元级和板级检查维修, 检修变频器时, 通常采用直观法, 一些典型的故障通过直观法就能及时发现, 对于较隐蔽的故障, 不便于测试的故障, 采用替换法、短路法分割法进行故障诊断。变频器常见故障及处理方法总结如下:

(1) 变频器不工作, 指示灯不亮。原因及处理方法: (1) 检查电源; (2) 检查预充电电阻, 若预充电电阻烧坏; (3) 检查主断路器通断性能, 若有故障, 更换主断路器后更换预充电电阻, 然后试送电, 变频器正常工作后故障排除; (4) 若主断路器正常, 则检查K3接触器触头和电容, 有故障更换后, 再更换预充电电阻进行试送电, 若无故障则检查变频器内IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, 绝缘栅双极型晶体管) 模块, 检查出有故障模块后更换相同型号IGBT模块及接口板, 然后故障排除, 如果IGBT模块无损坏, 用备用驱动板替换变频器驱动板进行排除, 一般指示灯不亮时的变频器常见故障才能排除。

(2) 指示灯亮而变频器无输出。原因及处理方法:选件板 (联络板) 发生故障, 更换相匹配的联络板。

(3) 变频器输出, 电机不运行。原因及处理方法:检查变频器与电机之间的线缆连接, 变频器输出线路缺相故障。

(4) 电机运行方向相反。原因及处理方法:改变变频器输出端任意两相位置, 或改变正反运行信号位置。

(5) 速度不平滑。原因及处理方法:检查速度编码器信号是否正常, 有故障进行更换。

3 结束语

设备检修必须制定合理的检修制度, 维修工必须严格按照制度对设备进行逐项检查和维护保养, 只有定期维修保养到位, 才能保证设备安全平稳运行。

(1) 加强绞车的日常检查与维护, 应设专人每天例行检查设备的运行环境 (温度、湿度、尘埃等) , 观察变频器运行情况, 噪声、温度、显示有无异常, 观察电机运行情况等, 每隔3个月对变频调速器进行定期检查: (1) 接线端子螺丝是否松动。 (2) 电缆、控制线缆有无损伤。

(2) 故障判断和处理方法, 要有良好的技术知识为基础, 只有认真掌握检修的一般规律, 并不断的总结积累经验, 才能准确及时地发现问题, 解决问题。查找故障时, 尽量拓宽思路, 把各方面能造成故障的因素都考虑到, 并仔细分析排除。

总之, 一旦变频器发生硬件故障, 如整流、逆变电路等。可能IGBT模块损坏, 大多情况下会损坏驱动元器件。***容易损坏的器件是稳压管及光耦;如驱动电路元件有问题, 如击穿、光耦老化等, 也会导致IGBT模块烧坏或变频输出电压不平衡。检查驱动电路是否有问题, 可在没通电时比较各电路触发端电阻是否一致, 以此判断是否损坏并及时处理, 防止事故扩大。

参考文献

[1]王清正, 文春萍, 肖华辉.矿用提升绞车综合保护装置[C].江西省煤炭工业协会、江西省煤炭学会, 2005年工作暨学术年会学术论文集, 2005.