李水林

（葛洲壩集團(tuán)股份有限公司設(shè)備中心，湖北宜昌443002）

SCM900 t.m塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)，采用的是直流傳動控制系統(tǒng)，以直流電動機(jī)為動力，通過西門子6RA7085直流調(diào)速器整流，使直流電動機(jī)的電樞電流和勵磁電流能夠做到精確控制，從而使其具有良好的調(diào)速性能，可在很寬的范圍平滑調(diào)速。所以，其在啟動性能及力矩調(diào)節(jié)要求苛刻的場合，使用得非常廣泛。

西門子6RA7085直流調(diào)速器，是一種較先進(jìn)的直流調(diào)速裝置，其體積小，效率高，具有輸入輸出電壓范圍寬、調(diào)壓簡便、故障報(bào)警自診斷、過電壓和過電流保護(hù)等功能和優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際使用過程中，更換備用設(shè)備簡單方便快捷。但由于電網(wǎng)電壓波動、環(huán)境溫度較高、負(fù)荷波動或外接元件匹配不當(dāng)?shù)?，也會造成西門子6RA7085直流調(diào)速器出現(xiàn)各類故障，從而影響生產(chǎn)。由于西門子6RA7085直流調(diào)速器本身技術(shù)含量高又價(jià)格高昂，返廠修理存在較多的困難且花費(fèi)昂貴；另一方面又給裝置生產(chǎn)帶來影響。因而分析并排除調(diào)速器出現(xiàn)的故障，可以最大限度地節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行成本，為裝置正常生產(chǎn)提供保障。所以，多次對西門子6RA7085直流調(diào)速器本體的故障進(jìn)行排除，取得了很好的效果，并積累了一定的修理經(jīng)驗(yàn)。

1 調(diào)速原理

SCM900 t.m塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)直流電動機(jī)的調(diào)速是將50 Hz、380 V交流電通過西門子直流調(diào)速器內(nèi)部橋式整流電路（電樞是四象限工作整流器通過兩個(gè)三相全控橋無環(huán)流反并聯(lián)連接電路供電，勵磁是通過單相半控橋電路供電）進(jìn)行整流，將交流電轉(zhuǎn)化成兩路輸出直流電源，一路輸入給直流電機(jī)電樞（轉(zhuǎn)子），一路輸入給直流電機(jī)礪磁（定子），直流調(diào)速器通過控制電樞直流電壓，來調(diào)節(jié)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)直流電動機(jī)給調(diào)速器一個(gè)反饋電流，調(diào)速器根據(jù)反饋電流來判斷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速情況，必要時(shí)修正電樞電壓輸出，以此來再次調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（如圖1）。

圖1 直流調(diào)速原理

2 故障易發(fā)部位分析

2.1 雙向晶閘管（TRIAC）易造成短路

3 組可控硅是負(fù)載的主要功率部件，由于發(fā)熱嚴(yán)重、電機(jī)的電纜發(fā)生短路、電機(jī)內(nèi)部短路或者負(fù)載側(cè)過電壓，都會造成可控硅的損壞。不同的故障，有不同的表現(xiàn)形式?？煽毓璧哪骋恢粩嗦?，會造成輸出電壓與設(shè)定輸出點(diǎn)不符，輸出會偏低；可控硅短路，會造成相間短路而燒毀西門子直流調(diào)速器外部的熔斷器（如圖2）。

圖2 三相全控橋式整流電路

西門子6RA7085直流調(diào)速器里的電源板，是為整個(gè)調(diào)速器供電，某組電源有時(shí)會出現(xiàn)較大的電流，再加上環(huán)境影響，如灰塵、潮濕或是元器件本身有缺陷，在使用一段時(shí)期后，就會出現(xiàn)故障。

然而西門子6RA7085直流調(diào)速器在塔式起重機(jī)上應(yīng)用時(shí)，晶閘管短路即相間短路最主要的原因，是直流調(diào)速器負(fù)載側(cè)過電壓，產(chǎn)生過電壓的實(shí)質(zhì)，是由于某種原因使電動機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載傳動系統(tǒng)中所存儲的機(jī)械能，經(jīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，電路中積聚的電磁能量消散不掉。

2.2 過電壓的情況及原因

直流調(diào)速器工作電壓與斜坡函數(shù)的關(guān)系：

(1)斜坡上升時(shí)間：斜坡函數(shù)發(fā)生器，其輸入量階躍變化從0到100%或從0到-100%并在0附近有初始圓弧和最終圓弧，達(dá)到100%輸出值所需的時(shí)間。在較小的階躍信號時(shí)，輸出量與輸入量有相同的斜率。

(2)斜坡下降時(shí)間：斜坡函數(shù)發(fā)生器，其輸入量階躍變化從100%到0或從-100%到0并在0附近有初始圓弧和最終圓弧，達(dá)到0輸出值所需的時(shí)間。在較小的階躍信號時(shí)，輸出量與輸入量有相同的斜率。

HLZ...斜坡上升時(shí)間（P303，P307，P311），RLZ...斜坡下降時(shí)間（P304，P308，P312）；

AR 初始圓弧 （P305，P309，P313），ER 最終圓?。≒306，P310，P314）；

2.2.1 直流調(diào)速器工作電壓特性及斜坡函數(shù)

（1）從斜坡下降斜率轉(zhuǎn)換為上升斜率的過渡；

（2）在最大的下降斜率之前，實(shí)現(xiàn)初始圓弧轉(zhuǎn)換到最終圓弧；

（3）由于輸入階躍信號僅執(zhí)行最終圓弧的最后部分。

2.2.2 過電壓原因

（1）當(dāng)直流調(diào)速器拖動大慣性負(fù)載時(shí)，其減速時(shí)間設(shè)定的比較小，在減速過程中，負(fù)載慣性比較大，靠本身的阻力減速比較慢，負(fù)載拖動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速過快，電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，直流調(diào)速器沒有電能處理單元或其作用有限，從而使直流回路電壓升高，超出保護(hù)值；

圖3 斜坡函數(shù)發(fā)生器運(yùn)行原理

（2）工藝流程限定了負(fù)載的減速時(shí)間，合理設(shè)定參數(shù)也不能減緩這一故障，系統(tǒng)也沒有采取處理多余能量的措施；

（3）當(dāng)電動機(jī)所傳動的負(fù)載下放時(shí)，負(fù)載勢能瞬間下降過快，電動機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)，從負(fù)載側(cè)向直流回路回饋電能，超出其保護(hù)值，短時(shí)間集中回饋過多的能量，超過直流回路及其能量處理單元承受能力。

3 故障維修事例及策略

SCM900 t.m塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)直流調(diào)速器主回路雙向晶閘管在重載超速下降時(shí)，一旦遇到電網(wǎng)瞬間掉電，容易造成三相全橋某一橋上的一組晶閘管同時(shí)短路。

3.1 更換同型號新直流調(diào)速器步驟及優(yōu)化方法

（1）輸入電機(jī)參數(shù)和編碼器參數(shù)。電機(jī)參數(shù)為：

根據(jù)電網(wǎng)電壓——p078.01=370 V，p 078.02=370 V；P80=1，p81=1，p82=2，p83=2；

根據(jù)電機(jī)銘牌——p100=370（電樞電流），p101=355（電樞額定電壓），p102=9.9（勵磁額定電流），p108=1000（電機(jī)轉(zhuǎn)速）；

編碼器參數(shù)——p140=1，p141=512，p142=1，p143=1500（轉(zhuǎn)速，根據(jù)電機(jī)銘牌），p661=K1，p771=250，p772=106，p91.02=1.5（斷電后保持弱磁1.5 s）。

（2）優(yōu)化直流調(diào)速器（按照優(yōu)化參數(shù)分3步進(jìn)行）。P051=21（恢復(fù)出廠設(shè)置）；

帶載運(yùn)行——p 051=25（電樞和勵磁）的優(yōu)化，p 051=26（速度的優(yōu)化運(yùn)行）；

空載運(yùn)行——p051=27（勵磁減弱的優(yōu)化運(yùn)行）；p051=40（授權(quán)參數(shù)修改）。

（3）優(yōu)化后輸入給定（部分）主要參數(shù)。

3.2 更換新雙向晶閘管步驟及檢測運(yùn)行方法

圖4 整流器連接圖

斷開直流調(diào)速器外部連接線路，運(yùn)用專用工具將直流調(diào)速器解體后，斷開主回路晶閘管連接線路，用歐姆表逐只檢測晶閘管阻值，更換阻值變化較大的一組晶閘管，恢復(fù)直流調(diào)速器及外部連接線路，通電運(yùn)行參數(shù)P830=0，晶閘管診斷如果沒有檢測到故障，則直流調(diào)速器恢復(fù)正常。

4 減少故障和延長使用壽命的措施

（1）經(jīng)常仔細(xì)檢查直流調(diào)速器內(nèi)部風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動狀況。通電時(shí)，用手感覺直流調(diào)速下部風(fēng)機(jī)是否有風(fēng)吹出；斷電后，用手轉(zhuǎn)動風(fēng)葉，觀察軸承有無卡死或轉(zhuǎn)動不靈活現(xiàn)象，必要時(shí)更換處理。

（2）定期對直流調(diào)速器進(jìn)行維護(hù)。由于直流調(diào)速器下進(jìn)風(fēng)口，上出風(fēng)口常會因?yàn)槭┕がF(xiàn)場條件惡劣造成積塵過多，其本身散熱量高，要求通風(fēng)量大，故運(yùn)行一定時(shí)間后，其電路板上（因靜電作用）有積塵，須清潔和檢查；

（3）對所有接線端進(jìn)行檢查，緊固，防止松動；

（4）經(jīng)常檢查電源電壓波動程度，改善直流調(diào)速器的使用環(huán)境和負(fù)載波動大的現(xiàn)象，避免大電流對直流調(diào)速器沖擊的影響。

5 結(jié)束語

SCM900 t.m塔式起重機(jī)，在水利水電工程混凝土澆筑及部分金屬結(jié)構(gòu)安裝中，應(yīng)用越來越廣泛，然而對塔機(jī)直流調(diào)速器的應(yīng)用中，只有滿足其設(shè)計(jì)工作要求和正常使用的各項(xiàng)條件，才能使其長期、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行；如果在惡劣的工作環(huán)境下使用，就要加倍重視直流調(diào)速器的日常維護(hù)和檢修工作，改善直流調(diào)速器的環(huán)境和負(fù)載波動大的現(xiàn)象，才能保證直流調(diào)速器可靠、平穩(wěn)、安全地發(fā)揮其各項(xiàng)性能。

[1]鄧星鐘.機(jī)電傳動控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.

[2]張燕賓.變頻器應(yīng)用教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.