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軋機主傳動系統的急停回路故障處理與分析_4

未知 2019-11-24 14:24

1 引言

  我廠的軋機主傳動選用全套西門子控制系統,大功率交交變頻系統控制2臺16極8000kw交流同步電動機。此套系統是西門子公司非常成熟的設備,運行穩定,而且主傳動系統中的op17面板可以顯示系統故障代碼,以便維護人員對設備故障進行診斷與處理,op17的提示功能可以說是在這幾年的維護工作里起到了絕對關鍵的作用。

  但主傳動發生了一次急停系統回路故障,在處理過程中我們發現系統中存在缺陷,此故障發生后op17沒有提示相應的故障,反而故障信息顯示將故障處理帶錯了方向,以下便闡述故障情況與分析結果與大家交流。

2 故障現象

涩情五月  2009年8月14日13點,軋機主傳動上輥主電機跳閘,供上輥的35kv高壓斷路器跳閘,并且無法合閘,維護人員第一時間檢查op17故障代碼,第一個故障顯示為bu810勵磁開關無反饋,(一般首個故障信息是故障根源),此時檢查勵磁斷路器,開關的確跳閘,檢查現場勵磁系統,并未發現有異常之處,而且此故障信息表明勵磁斷路器屬于分閘狀態,什么情況造成的勵磁跳閘的呢?由于沒有詳細的信息的提示,無法快速的查出原因,只能進行系統復位,讓操作臺啟動主傳動系統,仍無法正常操作,而且35kv高壓斷路器一直無法正常送電,而且高壓綜保裝置報的故障是變頻器故障信號,說明主傳動還是沒有準備好,故障沒有排除。如何造成的高壓柜無法合閘?針對圖紙我們進行了以下分析。

3 故障分析與排除

  圖1中可以看出控制高壓柜的合閘繼電器的連鎖條件是k20急停繼電器、主電機超速開關、變壓器瓦斯繼電器和操作臺急停按鈕,此回路中任何一點出現故障都將會造成高壓斷路器無法合閘。

涩情五月  此時觀察k20急停繼電器狀態,的確不正常,西門子3tk2804型繼電器接線見圖2的k20回路,k20有兩個發光指示燈,一個是ready信號,說明k20是通著電的,另一個是on信號,表示急停繼電器內的觸點13/14、23/24、33/34是否在工作狀態,a1和a2是此繼電器的線圈,只有線圈得電20v以上的才可以正常工作,此繼電器有一個特點,如果急停回路出現故障,線圈電壓低于16v時,信號燈on熄滅,如果線圈的電壓又提高到20v以上的話,on燈仍不亮,觸點具有記憶功能,仍無法正常工作。

  觀察此k20繼電器,其中ready信號燈正常,on信號燈滅,測量a1、a2線圈電壓仍為24v,將線圈斷電后,繼電器內部觸點工作吸合,此時整個系統恢復正常,高壓送電正常。

  軋機運行幾分鐘后,再次跳電,仍是k20急停繼電器報故障,此時測量k20的a1、a2線圈電壓仍為24v,圖1中的外部急停回路沒有報故障,所以認為k20繼電器本身有問題,將k20繼電器更換,整個系統送電正常,運行幾分鐘后,再次報相同故障,k20 on信號燈閃滅,此時測量線圈的電壓為12v至20v波動,時好時壞,可以判斷,是圖1中的外部急停回路發生故障,排查外部故障點,其中操作臺的急停按鈕一路沒有故障,接線牢固可靠,也沒有誤動作的可能,將上輥變壓器的瓦斯報警點進行檢查,沒有瓦斯產生,繼電器接線牢固可靠,可以將故障點確定在主電機的超速開關回路上。

涩情五月  超速開關與主電機編碼器一體,其中有超速判斷功能,接在急停回路中的是3和4兩點,當主電機真正的超速時,3和4點斷開,使得k20線圈失電,從而將電機保護性跳電,防止飛車的發生,其中還有另兩個觸點,可見圖3所示。

涩情五月  其中1和2點,5和6點的信號進入了傳動系統的tdc的程序中,具有超速軟件保護,3、4點是與k20急停繼電器連接,屬于硬線保護,倘若主電機真正的超速飛車,在tdc等系統內也可以將系統停機,起到保護設備的作用。但由于系統中沒有報故障,所以判斷可能只是3、4兩點間出現問題,為了生產可以將3、4點短封,此后,再也沒有發生過此故障。

4 引申的問題及其解決方法

  故障雖然排除了,但是在這里我們仍存留著幾個問題需要徹底解決,首先,為何k20的電壓在12v到21v之間波動,都是觸點連接,哪里出現了分壓?另外,為什么op17面板中最先不是報急停繼電器故障而是報勵磁斷路器無反饋故障?最后,是通過什么方法在線查找出故障根源的?

涩情五月  (1)急停繼電器和超速開關的測量問題

  使用萬用表對急停繼電器和超速開關測量,發現超速開關的3、4點并不是簡單的負責通、斷的觸點,測量時有一定的阻值,里邊應該是集成的電路,它與k20急停繼電器的線圈有分壓,在正常狀態下,超速開關的3、4點間的電壓是2.4v,k20的線圈電壓為21.6v,但偶爾超速開關的電壓突然增到了10v,k20線圈的電壓就變成了14v,或者更低,這使得k20無法正常工作,這種狀態保證了k20能夠得電,但不能驅動所帶的觸點工作,所以相當于急停故障。如果是急停按鈕或者瓦斯報警出現動作的話,k20的線圈電壓肯定變為0v,而不是這種分壓現象。

涩情五月  (2)急停回路故障時,為何op17沒有顯示

涩情五月  整個過程中都是由于急停回路故障造成的,為何op17沒有報過一次相關的故障呢?查看圖4,很明顯的看出57、58點是給系統發出的信號,急停故障信號進入了控制系統的程序中,應該顯示出來才對,可是如果了解3tk2804這種急停繼電器的性能來看就會發現,57、58點的通斷是表示k20線圈是否有電,即使k20線圈得12v甚至更低的話,57、58點仍打開表示k20得電正常,而不是檢測主觸點信號on的反饋,所以在這種分壓電路中,發生急停回路有分壓的故障是沒有信號進入系統程序中去的,也就是說完全斷電可以報急停故障,分壓故障無法報出急停故障代碼。我認為如果可以的話,急停信號反饋點應該接在k20的43、44點,我們需要知道主的觸點狀態而不是看k20是否得電。可見急停繼電器k20一直有電可以解釋為什么op17不報急停故障了。

  那為何報勵磁無反饋內在急停繼電器k20的圖中,看到一路x31端子排上的17和18兩點是連接在勵磁開關控制回路中,見圖5。

  當k20發生故障時,完全由硬線控制的勵磁斷路器的k43失電,跳閘,斷路器在分位上,又因為此動作不是系統程序中給出的,完全是硬線造成的,程序認為不應該分閘,所以會第一個報勵磁開關合閘無反饋,這就能夠解釋的通為什么出現這種奇怪的故障信息代碼了。可以簡單的理解一下,k20串著變壓器的瓦斯報警點和主電機超速開關報警點,西門子認為兩者都非常重要,瓦斯故障對應者跳變壓器的開關柜,不經過任何程序的處理直接通過硬線將高壓關閉,以保護變壓器,而超速故障發生,主電機飛車了,也是經過k20的硬線直接跳主電機勵磁系統,以便減少因進出程序所花費的時間。

涩情五月  (3)如何在軋鋼過程中在線檢測故障點的呢?

  很簡單,我們只需要將影響生產的k20短封上,之后在從故障回路中在接一個相同的3tk2804這種急停繼電器,模擬完全一樣的狀態,使用示波器或者萬用表便可以將故障點查處來。

  如圖6所示,先將1、2點封線,使得在線使用的k20一直有24v電,保證生產使用,也就是將外部3處故障點全部短封上,之后在將端子3打開,接入一個k20備件,此時,如果急停回路正常,k20備件便顯示正常,如果電壓有波動的話,k20的on信號燈就會滅,此時便是需要測量幾個點電壓便可以知道哪里有故障,先測x12的2點為24v,說明沒有問題,之后測量k24瓦斯繼電器的44點為24v,說明瓦斯繼電器正常,沒有分壓,在測量超速開關的電壓,結果發現電壓大概在10v左右,可見超速開關等效的阻值變大了,分壓變大了,故障點便查出來了。

涩情五月  這種查法簡單可靠,而且k20有記憶功能,可以捕捉到短暫的故障現象。

5 結束語

  針對每次的故障,點檢員應追根究底,徹底將故障原因分析透徹,這樣才能夠真正的將設備理解透徹,對今后的故障處理總結好的經驗。

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