矿井提升机直流全数字控制典型
故障处理的技术探讨
郝东升，齐福川，袁东营
（郑煤集团（河南）白坪煤业有限公司，河南 登封 452473）
【摘  要】：随着晶闸管变流器件及电气传动技术的发展，不仅在国外，而且在国内也设计制造了晶闸管变流器供电的直流调速系统。由于直流调速拖动系统平滑稳定，调速范围宽，容易实现自动化，并在新建厂矿得到广泛应用，它的运行与故障处理也得到了普遍关注。
【关键词】：矿井提升机  直流全数字控制  故障  处理
1 概况
郑煤集团白坪煤业公司副井绞车系JKMD—3.5×4（Ⅲ）落地式多绳摩擦轮提升机，直联传动，最大提升速度9.163m/s，提升高度523m，由直流电动机拖动。系直流他励电动机,采用ZKTD285/75型，主要铭牌数据为：额定功率1000KW，电枢电压750V，电枢电流1525A，转速50r/min，励磁电压220V/110V，励磁电流102.9A/205.8A。电气控制采用全数字控制电枢换向串联12脉动系统，可实现无级调速，具有较好的运转特性，能实现高效运行。控制系统分半自动、手动、检修、应急开车操作。调节系统采用德国西门子6RA70全数字调节器。操作系统以西门子原装PLC（S7-300型）为控制核心对整个系统实施控制，本系统采用双PLC工作，主PLC负责提升机的工艺控制和安全保护控制，从PLC构成电子行程监视及监控。整个系统有主有从，互有分工，互相监视。当因种种原因需要S7-300退出运行时，经操作转换开关可使提升机在PLC退出的事故状态下转入继电器方式实现应急开车。此外，当整流柜内6RA70全数字调节器或变压器一组发生事故时，通过方式转换，修改6RA70装置参数，可将其脱离系统，提升机可在降低功率下满载6脉动半速运行。
2 电控系统原理
电控系统为电枢换向串联12脉动系统，转速和转矩的大小是通过调节电动机电枢回路整流柜可控硅元件导通角实现，方向是通过调节电动机电枢整流柜电枢电流的极性来实现。
本系统电枢回路采用两套可控硅变流装置串联，装置内部由两组三相全控桥式6脉动整流电路，反向并联实现可逆控制。由两台变压器800KVA，联结组别为：Dd0，Yy11对两套变流装置供电。为了改善变压器原边电流波形，Ⅰ号、Ⅱ号整流柜由相位错开30°的Δ和Y绕组供电，两套装置串联并经过平波电抗器对主电机供电。通过6RA70调节器按同步原则，控制后得到十二脉动整流输出波形。励磁回路采用6RA70不可逆调节器控制的三相桥式可控硅整流线路供电。
  2.1调节系统简介
本系统调节回路是有三台西门子6RA70变流器构成的速度外环、电流内环的双闭环调速系统。其中1#、2#装置为可逆变流器，3#为不可逆变流器，在双闭环调速系统中，速度环的主要作用是在输入控制信号不变的情况下，对由于负载、电源波动等造成的速度降低进行自动调节，从而保证速度基本不变。而电流环则为抑制起动过电流，保证拖动系统在起动、加速阶段电流上升平稳，直至到电流限幅。主给定输入通过4#、5#端子模拟输入口给定，装置主测速元件为光电编码器，在速度调节器部分，编码器测速度与测速机反馈回来的速度进行比较，实现速度环闭环控制。电流调节器部分通过装置内部自身进行电流反馈，从而实现电流环闭环控制。作为励磁变流器只需要建立恒定磁场，保证主电机励磁磁场稳定，而作为电枢变流器部分，则通过给定输入，通过检测负载电流是否过零而进行Ⅰ桥、Ⅱ桥的逻辑切换，从而改变了主电机电枢电压，实现了调速。
3 运行中出现的故障及处理办法： 
   该绞车自调试完毕，在以后的实际运行中出现了许多意想不到的故障，现列举比较典型的几例，以供探讨。
3.1 在提升机运行过程中，6RA70调节器频繁出现故障F043,变流器停止运行，造成停车，严重威胁安全提升。
（1）故障原因分析：
①电网电压出现异常波动；
②主电机碳刷与换向器间接触不良，导致主电机性能发生改变；
③弱磁延时继电器延时线圈，突然释放。
   从实际运行状况看，电网电压出现异常波动的可能性不大，把查找重点放在后两条。
（2）处理过程：首先检查主电机碳刷有无磨损不均匀现象，刷架位置偏摆情况，经检查发现碳刷与换向器间接触良好无异常现象。当检查弱磁延时继电器时，发现继电器延时触点有接触不良现象，因此更换继电器，未出现F043故障。 
  3.2 主电机出现“嗡嗡”的噪声，电机、主变压器温升加快。 
（1）故障原因分析：此类故障主要是由于电枢电压波形缺少脉冲导致电流断续造成的；
（2）处理过程：出现此类故障，应首先用示波器对各个整流柜输出直流电压波形进行测量，若发现输出波形有不正常或断续，则可确定该整流柜有故障。
  3.3 在实际维修过程中，可控硅的损坏主要有以下几种情况：
（1）门极G与阴极K断开或短路，G、K间阻值为无穷大或0；
（2）门极G与阴极K间阻值变大，导通电压升高，正常运行时不能导通；
（3）阴极K与阳极A断开或击穿短路，A、K间阻值为无穷大或0。
根据现场经验，正常情况：
    ①A与K之间的阻值为几千欧~几兆欧；
    ②G与K之间的阻值为9~25欧；
    ③当A与K之间加10V的正向电压，G与K之间加0.8~1.8V电压时，应能使可控硅导通。
   3.4 在维护过程中，光电编码器的功能尤为重要，为此介绍下光电编码器
    光电编码器跟随着提升机卷筒旋转，在提升及运行中，它产生脉冲数量正比与提升机转动的圈数。一般我们使用的增量编码器共有2路脉冲信号输出：A、B。A，B脉冲信号作为提升机深度控制的输入信号。
对光电编码器输出脉冲计数可产生下列功能：
 （1）通过计数脉冲的累加值可确定提升容器在井筒中的行程；　　  
 （2）脉冲A,B之间相差90°电角度，通过判断其相位差的正负，可确定提升机的实际运行方向； 
   （3）通过测量计数脉冲的频率，可确定实际提升速度。
注意：编码器自身其本不会频繁出现故障，多是编码器线路与其他线路混在一起或编码器电缆屏蔽层损坏，造成误传脉冲，两编码器出现误差，导致停车。因此建议编码器线路单独走线，最好全程钢管穿线，必须使用屏蔽电缆，一定做好屏蔽，减少外界干扰。
 4 结束语   
  以上是在维护全数字直流提升机的过程中出现的一些故障处理技术的总结，以供参考，共同探讨。
参考文献：
【1】李  纪. 矿山设备性能测定与状态诊断技术，煤炭工业出版社，1995
【2】林天钱.西 德. 引进摩擦提升机故障分析与可靠性管理，煤矿机械，2006
作者简介：郝东升（1986—），男，2006年河南理工大学机械电子工程专科毕业，现郑煤集团（河南）白坪煤业公司机电运输科，从事煤矿四大件管理工作。


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