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煤矿皮带机变频器的故障诊断分析

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【摘要】煤矿皮带机的运行需要多种机械设备的支持,其中变频调速器是提高煤矿皮带机运行效率的必然选择。目前,煤矿皮带机变频器的应用效果显著,极大地提高了皮带机的生产效率,延长了皮带机的使用寿命,但是不可避免地会存在一些故障隐患,为了确保皮带机变频器的稳定可靠运行,就有必要针对煤矿皮带机变频器的故障诊断展开讨论,以便于做好故障的及时预防和维护。

【关键词】煤矿皮带机;变频器;故障

近年来,变频器的使用越来越广泛,提高了机械设备的运行效率。煤矿皮带机一般都采用双滚筒或者多滚筒驱动,采用变频器就能够实现主从控制,确保皮带机的功率平衡以及同步性能,使得皮带机的损坏率降低,延迟皮带机的使用寿命。基于煤矿皮带机的特点,一般普通的变频器都不能直接用到皮带机上。皮带机变频器需要启动转矩在2倍以上,运行速度曲线成S形,能够确保加减速平滑,同时还需要具备数字控制功能。此外,煤矿皮带机变频器必须具有良好的散热性能,否则很容易诱发散热问题,并且煤矿皮带机的工作环境比较特殊,很容易受到外界电磁干扰,所以,煤矿皮带机变频器需要具备较高的电磁兼容性能。由于煤矿皮带机变频器会经常出现故障,严重影响到正常的生产程序,所以,我们有必要针对煤矿皮带机变频器的故障诊断展开探讨。

1煤矿皮带机变频器的选型

变频器已成为当前煤矿生产中的必要设备,而随着变频器技术的发展,更多的性能优异的变频器被应用到煤矿生产中,其中煤矿皮带机变频器的使用最为普遍。煤矿皮带机在使用变频器后在很大程度上提高了运行效率,同时还有效地节约了电能,减少了皮带机元器件的损坏率,延长了皮带机的使用寿命,提高了经济效益。在对煤矿皮带机变频器故障诊断探讨前,我们有必要针对煤矿皮带机变频器的选型展开分析。煤矿皮带机在选择变频器型号时首先要结合皮带机对转速和转矩的要求,选择的变频器必须能够满足皮带机的最大输入功率。一般来讲,皮带机的最大输入功率确定后,需要进一步选择电机的极数和额定的功率,尤其是电机极数所产生的同步转速能够完成整个调速要求。在确定了变频器的输出功率和额定电流后就可以选择相应参数和型号的变频器。由于皮带机的运行是一个完整的系统,再选择变频器时还需要考虑变频器的外部配置,例如熔断器以及导线截面合适的屏蔽动力电缆,实现保护内部元件以及降低电磁辐射的标准要求。此外,在变频器的输入侧还需要安全滤波器,降低电机的高频损耗和轴承电流,延长电机的使用寿命。

2煤矿皮带机变频器的常见故障诊断

煤矿皮带机变频器的故障可以分为两种,一种是短路、过电流等容易发现的显性故障,另一种是主要元器件工作性能降低等不容易发现但会影响变频器稳定性的隐性故障。

2.1煤矿皮带机变频器的显性故障诊断分析

煤矿皮带机变频器的显性故障主要有四种:一是主回路短路。当调速系统主回路发生短路故障时,由于电流值迅速超过额定工作电流值,晶闸管串联的熔断器就会快速发生熔断。这种故障非常明显,也比较容易识别。二是过电流的发生。调速系统一旦发生过负荷就很容出现过电流,虽然目前煤矿皮带机的过负载运行能力都比较高,但是晶闸管的过负载运行能力却有限,一旦发生电流故障,就会导致控制装置延迟动作时间,来防止晶闸管被过电流损坏,这种故障也可以根据调速系统运行状态及时发生。三是过电压的产生。通常导致过电压产生的情况,都是因为调速系统的供电电压不稳定,如果长时间过电压运行,就会影响到晶闸管,一旦过电压超过规定值,控制装置就会停止运行,避免调速系统被过电压损坏。四是电源不对称。煤矿皮带机变频器调速系统对于输入电源的质量要求非常高,一旦出现输入电源不对称就会造成皮带机运行不稳,同时也容易导致控制装置故障,造成调速系统的损坏,使得变频器无法正常工作。

2.2煤矿皮带机变频器的隐性故障诊断分析

煤矿皮带机长期使用过程中必然会发生元器件老化,控制参数出现偏差等问题,当发现调速系统运行性能降低、稳定性差时,一般都是出现了隐性故障。目前,煤矿皮带机所使用的变频器调速系统都具有一定的自检能力,但是这种检测能力并不能完全实现对隐性故障的诊断,还需要从变频器的输出电压和输出电流着手,及时发生煤矿皮带机变频器存在的隐性故障。具体来讲,导致皮带机变频器发生隐性故障的原因主要有五种。一是收到来自外界的电磁波干扰。煤矿工作环境比较恶劣,各种机械设备都会产生辐射或者以电磁波的方式对皮带机变频器产生影响,造成变频器发生误动作甚至可能损坏变频器数字控制装置,使得调速系统运行不稳定。二是电源异常容易造成故障隐患。电源异常最直接的体现就是出现设备低电压运行,满足不了皮带机变频器的供电电压需求,造成故障发生。为了避免这种故障隐患,在安装变频器供电系统时需要与其他直接启动电动机等电气设备分开,避免发生相互影响。同时,采取停瞬补偿方式对变频器和外部控制回路进行电压补偿,当电压回复后应该及时检测过电流情况,并且有必要在变频器上安装自动切换的不停电电源装置。三是高次谐波的发生。

煤矿皮带机变频机一般都采用PWM脉冲控制方式,这就容易导致变频器运行过程中电源侧发生高次谐波,从而使得电动机绕组的绝缘强度降低,导致电压波形畸变,影响到整个电源系统的稳定性。为此我们可以通过虽短变频器到电机之间的距离,对于变频器的供电也可以使用单独的变压器,还可以在变频器电源侧安装滤波电抗器或采用整流器回路的方式,阻碍高次谐波发生。四是电动机温度过高。变频器调速系统运行速度过低会伴随着冷却能力的下降,这很容易造成电机过热。五是振动。在皮带机变频器运行过程中也可能发生共振现象,如果出现脉动转矩与机械共振正好吻合时很容易使得元器件在强烈的振动下被损坏。

3结语

变频器作为煤矿皮带机工作的主要部分,在具体运行过程中会受到各种因素影响,进而导致故障的发生。了解和掌握煤矿皮带机变频器的常见故障并能及时进行诊断,有助于维护人员及时采取有效措施进行维护,进而提高煤矿皮带机调速系统的使用寿命,确保调速系统运行的稳定性和可靠性,同时还能节约电能和生产效率,增强变频器的使用效果。

参考文献:

[1]兰水.浅谈煤矿变频器[J].科技创新导报,2010(13).

[2]常娜.变频器在使用过程中的故障及防范措施[J].价值工程,2010(06).

作者:吴州;徐洲;王善忠 单位:兖矿集团大陆机械有限公司

煤矿机械杂志责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次