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来源:黄山云谷索道 作者:王小利 郑建宸
日期:2018-06-26 [ 加粗 高亮 还原 ]
浅谈索道可控硅故障

摘 要: 可控硅,是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中,多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。在索道系统中,无论是直流电机还是交流电机,可控硅系统都是至关重要的电气驱动设备。

关键词:  可控硅 至关重要 老化 振动 干扰 故障 案例 分析

引言  黄山云谷索道公司成立于1985年,现为中国索道协会常务理事单位,是全国首批5S等级索道,也是全国最早的客运索道企业之一。原老索道为三线往复式索道,2007年改建为单线循环式脱挂吊厢式索道,新索道全长2666米,下起云谷寺北侧,上至白鹅岭北侧,高差775米,沿途18座支架,最高速度6米/秒,每车载客8人,单向运输能力2000人/小时,索道设备由奥地利著名索道设备生产商Doppelmayr公司提供,自改建以来,持续运行10年之久,且黄山客流量较大,索道经常高负荷运行,尤其是电气设备,长时间的使用出现了一些新索道从未出现过的故障,笔者以黄山云谷索道为例浅谈可控硅系统故障。

一、概述

可控硅在索道运行中至关重要,云谷索道拖动电机为ABB产的直流电机,用来整流的可控硅系统型号为DCS500(如图1),为了保障索道安全运行,又增加了更为先进的DCS800可控硅备用系统,由于电机功率达800多千瓦,在运行时可控硅内温度较高,随着时间推移元件出现生锈老化现象是必然会出现的,有些金属触头也会出现氧化现象,影响可控硅正常工作的不仅有内部原因,外部原因也会出现,例如电网电压波动,电机在突然加减速时谐波会增大等都会引起可控硅故障。

二、可控硅自身故障原因

①可控硅系统接触器铁芯生锈

有一例可控硅驱动故障,由于辅助接触器87K1损坏导致,当时故障现象为工作制动器停车,显示一号主电机接触器未吸合。根据故障指示检查一号可控硅驱动单元,首先,检查主接触器70k1正常,故分析故障点可能出现在一号可控硅驱动主接触器初始状态回路(如图2),使用万用表测量,端点,X5.20

X5.22处,发现回路处于开路状态,判断辅助接触器有损坏,检查后,发现接触器87K1处于吸合状态,无法正常释放,更换该接触器后,复位试车,运行正常,故障原因系87K1辅助接触器,内部铁芯锈蚀(如图3),脱落的锈屑卡住活动部件,导致87K1常闭辅助触点无法正常闭合。

黄山风景区内常年多雨,空气潮湿,接触器内部铁芯生锈不可避免,只能最大程度上提前预防此类故障发生,为防止此类故障发生,我们从两方面做了应对措施,一方面定期(每年)检验其性能,年检期间拆开部分接触器检查,打磨生锈的铁芯,更换铁芯生锈严重的接触器,定期(每年)检查电气连接情况,防止发生接触不良类故障。第二方面是全力保障备品备件的完好性,尤其是一些电气备品备件,长时间不用的话还不如在用的元件有保障,大部分接触器内部铁芯生锈,外部塑料壳老化疏松,为减少空气湿度,在备品备件仓库安装了除湿机,

为减少备品备件储存时间,根据备品备件台账合理订购备件及数量,更大程度的保障备件的完好性和资源的充分利用。

②励磁单元损坏

故障现象:工作制动器停车,显示可控硅装置故障。

值班电工在日常设备巡视过程中,发现驱动机房内有不正常的焦糊味产生,根据气味来源,检查一号可控硅后,发现一号励磁单元模块电气连接接头处(如图4),有明显烧灼痕迹,温度持续升高,并伴有塑料焦糊味。在报告有关领导情况后,立刻采取应急处理措施,在运行线路上乘客后,立刻停车关电,更换励磁单元模块及电气连接插头,通电试车,运行正常,故障解除。

可控硅系统虽然为电气系统,不像一些转动器件振动较为明显,恰恰是这种不明显的振动才特别容易忽略,受散热器,主电机等振动较大的器件影响,可控硅系统内电气元器件较多,元器件承受机械振动的能力不强,在受到机械的振动和冲击作用力下容易造成损坏继而引发故障,机械振动与冲击给可控硅电气元件带来的危害主要有两种,其一是电器元件在某一激振频率下引起共振现象,当共振幅度过大时,振动加速度超出电器元件的承受能力时造成设备损坏或松动;其二振动加速度引起的应力虽然远低于材料在静载荷下的强度,不至于破坏,但由于长时间振动和多次冲击使材料疲劳,从而导致电器元件连接处松动,尤其是塑料电气插拔接头连接松动,造成连接处电阻过大,在长时间大电流作用下极易容易烧毁。

预防措施:定期检查可控硅各个单元模块电气之间连接是否完好,螺丝是否松动,及时紧固,经常清尘以利于散热和防止灰尘落入接头处造成电阻增加,定期打开励磁单元外壳检查电路及其元件,及时补焊开裂焊点更换老化元件,加强日常设备巡查。

三、可控硅外部影响故障原因

①力矩波动故障——电网电压波动

故障现象:工作制动器停车,显示力矩突变故障。

处理分析:造成该故障的原因,力矩波动根据时间控制电流或力矩冲击,某段时间内电流或力矩冲击过高,会产生该故障。通过观察发现,该故障多出现于索道启动时,同时发现启动时电网电压瞬间过低。由于可控硅装置,一般都设置有较为完善的保护电路,对电网电压质量要求过高。电压过低可导致烧毁可控硅元件,因此特别设置有欠压保护电路,当电网电压瞬间过低时会保护停机。因为索道启动时,瞬间力矩较大,电网电压过低,所以引起欠压保护电路动作。询问供电部门后,调节变压器输出电压,故障解除正常运行。

预防措施:定期检查维护供电线路和设备,确保供电设备可靠,定期测试保护功能,与供电部门沟通,尽量提高供电质量。

②主接触器失联故障——滤波干扰

故障现象:紧急制动器停车,显示主接触器失联。

处理分析:索道设备在运行中,突然出现紧急停车,驱动站房内显示可控硅故障,但是只要操作室复位即可正常开车,是软故障。根据故障显示,我们检查以下项目:检查继电器的接线并更换,同时检查控制电源连接线,检查主控柜可控硅柜24伏直流电源,以及开关,检查组接触器主触点线圈接线及并联压敏电阻,检查主电源接线,检查更换主接触器,通过上述的检查和更换,运行过程中依然出现该故障。

既然DCS500硬软件无故障点,原因,只能从外部寻找.驱动电机选用的是abb公司的直流电机,并采用了电容补偿.在运行过程中,我们发现,谐波较大.考虑是否有可能谐波对设备信号进行干扰,为有效消除谐波,安装有源滤波器,过滤多次以及高次谐波,投入使用后,故障排除,运行正常。

预防措施,定期检查主接触器触点及线圈,定期检查电容补偿情况,做好设备维护,提高设备抗干扰力。

四、结束语

对于索道而言,安全可靠的可控硅驱动系统是索道能正常运转的关键,日常细心的维护,新技术的学习和使用都是索道安全运行的有力保障,笔者仅以本索道出现的可控硅故障与索道同行交流学习。

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