取料刮板机软启动故障原因分析和处理

取料刮板机软启动故障原因分析和处理

毕志俊

句容发电厂

摘要：2018年1月中旬，句容发电厂的#2圆形煤场取料刮板机在运行中突然跳闸，检查操作员站故障诊断记录，只显示取料刮板机跳闸，没有任何跳闸原因显示，复位后再启动取料刮板机，启动3秒钟后跳闸，仍没有跳闸原因显示。本文通过对取料刮板机跳闸原因的分析，排除种种可能，终于找出了引起取料刮板机跳闸的最终原因，解决了取料刮板机无法启动的故障，保障了输煤系统安全稳定运行。

关键词：取料刮板机；软启动器；PLC

1前言

句容发电厂安装有两台CSR3600/1500·120圆形煤场堆取料机，该设备是一种大型、环保、连续、高效的燃煤装卸机械，是圆形煤场重要的装卸设备。当该设备的取料机构出现故障时，会影响锅炉煤仓上煤，和不同煤种的掺配。

2018年1月中旬，#2圆形煤场堆取料机的取料刮板机在运行中突然跳闸，司机室操作员站只显示取料刮板机跳闸，没有其他跳闸原因显示。按故障复位按钮后，启动取料刮板机，右侧刮板机电机电流显示390A左右，左侧刮板机电机无电流显示，3秒后右侧刮板机电机也跳闸，且操作员站仍然只显示取料刮板机跳闸，无跳闸原因显示。

为了确诊故障原因，燃料电控维护班安排一人在左侧取料刮板机旁观察，再安排一人在电气小室软启动器旁观察。让运行人员故障复位后，重新启动取料刮板机。在左侧取料刮板机观察的人观察到，启动后左侧取料刮板机电机比右侧取料刮板机电机旋转慢，过3秒钟后两台电机都停了。在电气小室观察的人观察到，启动后，右侧取料刮板机软启动器先动作，并且有电流显示，3秒后，左侧取料刮板机软启动器动作，紧接着两台软启动器都跳闸。

从启动过程来看，无法判断出故障是发生在机械上还是电气上，只能根据取料刮板机工作原理逐步排查。

2取料刮板机跳闸原因分析及处理

2.1取料刮板机工作原理

取料刮板机由两台电机驱动，分别布置在取料刮板机的两侧。电机输出轴上安装了液力耦合器，液力耦合器输出轴再连接到减速齿轮箱，减速齿轮箱输出轴与取料刮板机相连进行驱动。

当运行人员按下取料刮板机的启动按钮，为了减少启动电流对电源系统的冲击，首先右侧取料刮板机软启动器先动作，使右侧取料刮板机电机旋转，带动取料刮板机开始旋转，3秒后，左侧取料刮板机软启动器动作，共同带动取料刮板机旋转工作。

对于取料刮板机的机械传动机构最容易发生故障的是液力耦合器，因此首先要排除液力耦合器的故障引起的跳闸。

2.2取料刮板机液力耦合器工作原理和故障排查

液力耦合器是以液体为工作介质的一种非刚性联轴器。液力耦合器由泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，其内部充有工作油。

泵轮在电机驱动下旋转，叶片带动油液，在离心力作用下，这些油液被甩向泵轮叶片边缘，由于泵轮和涡轮的半径相等，当泵轮的转速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘与涡轮叶片外缘产生液压差，在液压差的作用下使涡轮开始转动，从而将动能传给涡轮。

液力耦合器最易发生的故障是工作油泄漏导致无法传递扭矩，使取料刮板机变成单电机运行，引起过流保护动作跳闸。为了排除该故障，请燃料机务的检修人员将液力耦合器打开，检查工作油油位是否正常。检查发现左侧液力耦合器比右侧工作油少，添加适量工作油后，再启动，仍然启动3秒后跳闸。

当取料刮板机启动后，在右侧电机的带动下能旋转，且排除了液力耦合器故障，可以排除取料刮板机机械传动机构故障，可能故障发生在电机上。

2.3取料刮板机电机故障排查

在每次启动取料刮板机时，都是过3秒钟，左侧软启动器工作后立即跳闸，会不会是左侧电机绝缘下降或电机线圈有匝间短路现象。

为了排除这种可能，燃料电控检修人员将左侧电机接线脱开，用500V摇表测量电机绝缘电阻，大于20MΩ。再用电桥测量电机线圈电阻，三相间线圈电阻基本相同，都是0.02Ω，可以排除电机引起的故障跳闸。

在排除了电机发生故障的情况下，取料刮板机电气回路中只有软启动器了，当软启动器发生故障，也会引起取料刮板机跳闸。

2.4取料刮板机电机软启动器工作原理和故障排查

取料刮板机软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命。

由于左侧取料刮板机软启动器在工作瞬间就跳闸，我们怀疑软启动器的一次回路中的晶闸管有短路现象，引起三相电流不平衡，从而导致跳闸。于是，我们对左侧取料刮板机软启动器中的晶闸管进行了测量，并和右侧取料刮板机软启动器进行了比较。两台软启动器的晶闸管电阻值基本相同，没有发现异常。

取料刮板机外围设备都检查了一遍，都没有发现异常，故障检查陷入了困境。为了摆脱困境，我们决定从PLC为什么发出跳闸指令入手进行排查。

3取料刮板机在PLC中控制逻辑检查

3.1PLC中取料刮板机跳闸逻辑

在检查了取料刮板机的PLC控制逻辑中，我们发现了上图关于右侧取料刮板机的跳闸逻辑。该逻辑是将右侧取料刮板机的启动指令与右侧刮板机运行信号进行比较，如不相等，则延时3秒跳闸。

3.2取料刮板机信号检查和处理

根据控制逻辑，再次启动取料刮板机，观察到右侧刮板机启动指令有信号，而右侧刮板机运行信号KA75B始终没有接收到，3秒后取料刮板机跳闸。查找图纸，KA75B信号是由右侧软启动器输出接点带动的中间继电器接点，测量右侧软启动器输出接点，发现已经损坏，无法维修，只能整套更换软启动器。更换好软启动器，再启动取料刮板机，不再发生跳闸故障。

4结论及建议

经过这次故障排查，我们对PLC控制逻辑有了更深入的了解，为将来快速查找故障积累了宝贵的经验。

为了防止发生出现类似故障而不知如何检查，建议完善操作员站故障报警，把带保护跳闸的信号都加入到故障报警中，以方便今后的设备维护。

参考文献：

[1]ABB软启动器安装调试手册ABB（中国）有限公司

[2]圆形煤场堆取料机使用、维护说明书华电重工装备有限公司

[3]施耐德PLC硬件参考手册施耐德电气公司

作者简介：

作者：毕志俊工作单位：句容发电厂邮编：212413研究方向：电厂自动化籍贯：江苏常州邮寄地址：江苏省镇江市句容市下蜀镇临港工业集中区华电路1号句容发电厂