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来源:秘书处 作者:管理员
日期:2014-11-25 [ 加粗 高亮 还原 ]
浅谈速差故障的分析和处理

丽江云杉坪旅游索道有限公司安技部 和润武

摘 要:在脱挂式索道运行中由于站内进站侧和出站侧的垂直导向轮轮衬磨损,会造成进出站两侧的吊厢加减速系统在脱挂区域的速度与钢绳的运行速度不同步,进出站两侧实时测量速度与主电机的实时测量速度存在一定的差值,在设备由重载状态变为空载或轻载状态时,钢绳对支架托压索轮和驱动轮的压力变小,当钢绳对液压缸的压力低于设定压力值(正常值约96%)时,液压张紧装置的电机启动,油泵开始工作,及时调整液压张紧系统的油压,适量增加液压缸的长度,使钢绳的张紧程度处于索道安全运行的要求之内。对于云杉坪索道而言,在液压缸伸长推动小车移动时,行走小车移动速度方向在进站侧和出站侧相对于钢绳运行速度方向刚好相反,而且由于导向轮衬磨损程度不同,造成了进出站两侧实时测量速度差值大于原先设定好保护参数,导致索道设备自动控制系统保护动作停机。
  关键词:轮衬磨损 负载变化 液压缸伸长 速度方向 速度差 保护动作
  脱挂式索道的速度测量系统主要是实时监测索道设备运行过程中,设备的运行速度,如钢绳的运行速度、主电机的运行速度、站内吊厢加减速系统的运行速度,它一方面为索道的调速装置采集设备运行的实时状态量,使调速系统把该状态变量与设定的速度值进行比较,如有差值及时调整可控硅的导通角,改变输出电压值,调节主电机的转速,使定电机运行按设定的速度;另一方面为索道自动控制系统提供实时状态参数,从而自动控制装置不断地与各种保护定值比较;并加以判断,使索道设备按照预先设定的程序安全运行。同时,以比较直观的方式在后台计算机或操作台上指示出来,使运行人员清楚了解设备运行状况,因此测速系统是索道电气控制系统的重要组成部分。
  对于脱挂式索道而言,在抱索器与钢绳挂接或与钢绳脱开的区域内要求抱索器的运行速度和钢绳的运行速度基本同步,两者之间的速度差值不允许超过保护值,否则会对钢绳表面和抱索器钳口造成磨损,从而会严重影响钢绳和抱索器的使用寿命。要确保抱索器在脱挂区域的运行速度与钢绳的速度相同,就要求站内吊厢加减速系统在脱挂区的速度与钢绳的速度相同。而加减速装置的动力是通过站内垂直导向轮上的皮带轮带动取力皮带得来的,垂直导向轮轮衬的磨损,会加快加减速装置的速度,从而也加快抱索器在站内的运行速度。所以要保持抱索器和钢绳的同步性,就必须严格控制取力的垂直导向轮轮衬的磨损程度。
  云杉坪索道的速度测量系统是由主电机同轴安装的测速编码器,和进出站侧的第二个垂直导向轮(图1 中的1号轮子)上安装的各一套测速编码器组成,如图1所示。



图1


  与电机同轴的测速编码器,其脉冲频率可达150KHZ,最高转速6000RPM,设备运行时产生的脉冲信号,一路直接进入主电机驱动器调速系统内,参与主电机调速过程另一路进入驱动器控制系统,为主电机的安全运行提供实时状态量,并且经数/模转换成为可用速度指示表指示的模拟信号,在控制操作台上的设备运行速度表上表现出来。进出站侧的编码器安装在第二个垂直导向轮(图1中的1号轮),而两个加减速取力轮(图1上2、3号轮)和1号轮承受的钢绳对其压力基本相等,因此它们三个轮子的轮衬磨损速度基本相同,而且它们的直径都相等。由于通过两根取力皮带驱动吊厢加减速系统,所以编码器测出速度等于吊厢在脱挂区域的速度,而钢绳与取力轮2、3转速的关系如公式V钢绳=2πRn(n为转速、R为取力轮半径)所示,该编码器可达50000PPR 、产生的脉冲信号频率可达300KHZ,输出2路脉冲信号分别进入防碰撞系统、紧急驱动控制系统、工作闸控制系统。
  从2012年3月开始,每天索道设备运行到下午大约12:30和14:00、15:30几个时间段驱动站会出现进站侧和出站侧脱挂区域加减系统速度差值过大引起故障停机,而其他时间都是运行正常。一般造成该故障的原因是:由于进出站侧两边的安装测速编码器垂直导向轮轮衬磨损程度不一样而引起的,所以我们对进站侧和出站侧的两个垂直导向轮(图1号轮)轮衬磨损程度进行了检查,经过用轮衬磨损检查模板测量以后发现:虽然进站侧的垂直导向轮轮衬磨损比出站侧的是多一点,进站侧的速度测量值比出站侧、主电机的约快0.08m/s,但是还处于允许范围之内(保护定值是差值为0.5m/s),而且如果该故障是轮衬磨损不同引起的,平时也应该会产生速度故障,现在只是每天下午那几个时段才会发生,所以可排除该种原因。我们考虑是不是编码器接线接触不好的原因呢?我们检查进出站侧编码器的控制电缆的所有接头、连接部位,都没有解决问题,最后甚至怀疑是否其中有一编码器运行不稳定或者是在每天那个时段有干扰信号,和电压波动而产生故障停?我们先后更换编码器、检查屏蔽线接地,都没有解决问题。而编码器的电源和其控制监测系统的电源是由直流24V供电,一般不存在产生电压波动问题。这样,问题好像走进死胡同里了。
  在这个时候,事情出现了转机,4月份的一天,大约下午12:20左右,我们工作人员正在对设备巡视检查,刚走到液压张紧装置前时,液压张紧的电动机突然启动,油泵运行,压力油进入油缸,行走小车开始向后缓慢移动,开始绷紧钢绳。就在那时索道也故障停机了,后台监控计算机监控软件显示是:速差故障停机,那时,速差故障根源终于找到了。原因是这样的:我们的索道设备从早上7:30开始运营以后,到下午12:30一直是满负荷运行,到了12:30以后上行侧的游客走完,下行侧的游客少了,钢绳上的负荷减少了,这样钢绳对液压缸的压力减少,支架间的钢绳变得松驰了,液压张紧系统的压力平衡被破坏,按照设置参数钢绳最小张力调整值是96%,液压张紧装置的电机启动,油泵开始工作,压力油进入油缸,液压缸伸长,推动行走小车向后缓慢移动,速度大约0.24m/s,把松弛钢绳进行张紧。就在液压系统电机工作的短暂的时间里,对于进站侧而言,行走小车移动速度方向与钢绳运行速度方向相同,这样进站侧测速编码器测出的速度等于小车速度加上钢绳速度,公式表示为v进侧=v钢绳+v小车。对于出站侧而言,小车速度的方向与钢绳速度方向相反,从而出站侧测速编码器测出的速度等于钢绳速度减去小车速度,用公式表示为v出测=v钢绳-v小车,具体情况如下图2所示:



图2


  由于进出站侧垂直导向轮轮衬磨损程度不同的原因,在平时正常运行中进站侧编码器测出的速度比出站侧的编码器测出的速度快0.08m/s,根据公式ω=v/R(ω为轮子角速度、v为钢绳的速度、R为轮子半径 与轮衬磨损相关)不难理解。所以当液压缸推动行走小车移动的过程中,进站侧与出站侧速度差值为:
  v差≈V进侧-v出测+0.08m/s,
  v差≈2v小车+0.08
  v差≈0.56m/s
  而设定的保护参数为0.5m/s,实时差值大于保护参数,这样自动控制系统保护动作停机。解决这个问题,有两种方法,第一种方法:修改监控软件的保护参数,也就是把保护参数改为比0.5m/s大一些如0.6或0.7m/s;第二种方法:同时更换进站侧和出站侧每边的1、2、3号垂直导向轮。比较这两种解决方法,第一种方法只能用于短时应急运行,长时间采用是不允许的;第二种方法能彻底解决问题。我们采用了第二种方法,更换了进出站侧的六个垂直导向轮,这个速度差值过大故障解决好了。
  通过处理这个故障,我们得到一个启示:很多设备故障的发生是由直接因素和间接因素共同影响而产生的,我们在分析故障时应该从多方面进行考虑和检查,这样我们才能准确、快速、彻底地解决问题。
  以上是我们分析和处理速差故障事件的浅谈,如有不妥之处,请各位同行指正。

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