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        關(guān)于“電動機(jī)定子異常失電保護(hù)”檢驗(yàn)要求的討論

        2017-05-16 06:54:07胡靜波
        中國特種設(shè)備安全 2017年4期
        關(guān)鍵詞:起重機(jī)械接觸器制動器

        胡靜波 趙 凱

        (南京市特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 南京 210017)

        關(guān)于“電動機(jī)定子異常失電保護(hù)”檢驗(yàn)要求的討論

        胡靜波 趙 凱

        (南京市特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 南京 210017)

        “電動機(jī)定子異常失電保護(hù)”為新版起重機(jī)檢規(guī)中新增加的項(xiàng)目,本文論述了電動機(jī)定子異常失電原因,分析了當(dāng)前電路設(shè)計中存在的問題,提出了現(xiàn)場檢驗(yàn)中的建議。

        起重機(jī)械檢規(guī) 電動機(jī)定子 異常失電保護(hù) 檢驗(yàn)要求

        新版起重機(jī)械檢規(guī)對電氣保護(hù)的要求更加科學(xué)和嚴(yán)格,其中“電動機(jī)定子異常失電保護(hù)”這一項(xiàng)目對應(yīng)于老版檢規(guī)中的“正反向接觸器故障保護(hù)”項(xiàng)目。新版檢規(guī)除項(xiàng)目名稱做了改動外,項(xiàng)目的具體要求也做了相應(yīng)的改變,與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求保持一致。檢驗(yàn)中應(yīng)了解相關(guān)檢驗(yàn)項(xiàng)目要求的內(nèi)涵及文字表述的更改而帶來的檢驗(yàn)要求的變化。

        1 電動機(jī)定子異常失電原因分析

        起重機(jī)用電動機(jī)一般采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)、籠型異步電動機(jī)、變頻異步電動機(jī)、自制動異步電動機(jī)等,主要有YZR系列、YZ系列、JZR系列、YZD系列等,具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、使用維修方便等特點(diǎn)。

        電動機(jī)定子包括定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座等部分,其中定子繞組是電動機(jī)的電路部分,通入三相交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)電動機(jī)的定子失電時,旋轉(zhuǎn)磁場消失,電動機(jī)停止工作,電動機(jī)失去承擔(dān)負(fù)載的能力,如果此時電動機(jī)制動器不能及時合閘,則負(fù)載將向危險方向做自由運(yùn)動,造成危險和事故。

        電動機(jī)定子正常失電是指受電路控制的電動機(jī)正常的停止作用,而異常失電通常是指正常工作的電動機(jī)由于某些原因定子繞組突然失去電流,而此時制動器并未合閘。異常失電的原因總體來說可分為電動機(jī)自身的原因和電路外部的原因兩種,具體來說包括:

        1)電動機(jī)內(nèi)部原因造成的失電:電動機(jī)由于內(nèi)部原因在正常運(yùn)行時發(fā)生燒壞等現(xiàn)象,從而導(dǎo)致定子異常失電。造成這一后果的具體原因包括有定子繞組相間短路故障、定子繞組匝間短路故障、定子繞組單相接地故障、電動機(jī)過負(fù)載、電動機(jī)堵轉(zhuǎn)、電動機(jī)起動時間過長、長時間三相不平衡或兩相運(yùn)行等。

        2)電氣系統(tǒng)外部原因造成的失電:系統(tǒng)在正常工作時,由于外部電路的原因造成電動機(jī)定子的異常失電。造成這一后果的主要原因包括有調(diào)速裝置的非正常工作、電動機(jī)運(yùn)行接觸器損壞、制動器接觸器損壞等。

        2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定

        在起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)中,對于“電動機(jī)定子異常失電保護(hù)”的要求,首次出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》(GB/T 3811—2008)中,規(guī)定“起重機(jī)構(gòu)電動機(jī)應(yīng)設(shè)置定子異常失電保護(hù)功能,當(dāng)調(diào)速裝置或正反向接觸器故障導(dǎo)致電動機(jī)失控時,制動器應(yīng)立即上閘”。在《起重機(jī)械安全規(guī)程》(GB 6067.1—2010)將“電動機(jī)定子異常失電保護(hù)”的范圍從所有電動機(jī)縮小為“起升機(jī)構(gòu)”,其設(shè)置要求則和GB/T 3811的要求相同。

        在新版起重機(jī)檢規(guī)《起重機(jī)械安裝改造重大修理監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》(TSG Q7016—2016)中的要求與GB 6067.1的要求相同。而在《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》(TSG Q7015—2016),又將GB 6067.1中規(guī)定的“起升機(jī)構(gòu)”范圍縮小為“對于吊運(yùn)熔融金屬或者發(fā)生事故后可能造成重大危險或者損失的起重機(jī)械起升機(jī)構(gòu)”。

        除此之外,其實(shí)早在2002年的標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械安全機(jī)械電氣設(shè)備第32部分:起重機(jī)械技術(shù)條件》(GB 5226.2—2002),對電動機(jī)械式制動器就有規(guī)定“在采用斷電時可進(jìn)行制動的電動機(jī)械式制動器的場合,運(yùn)動驅(qū)動裝置斷電應(yīng)造成相應(yīng)制動器斷電?!彪妱訖C(jī)定子異常失電保護(hù)的要求符合該標(biāo)準(zhǔn)對電動機(jī)械式制動器的要求。

        3 相關(guān)要求的分析和存在的問題

        標(biāo)準(zhǔn)中的要求是在鐵嶺“4.18事故”后,針對起重機(jī)“PQR6402型控制屏”的重大設(shè)計缺陷而制定的。

        對于大部分起重機(jī)用電路來說,當(dāng)電動機(jī)由于各種原因發(fā)生意外失電時,制動器回路都會發(fā)生斷路,從而導(dǎo)致制動器合閘,防止意外發(fā)生。但有些電路設(shè)計,如“PQR6402型控制屏”(見圖1),在設(shè)計時起升機(jī)構(gòu)的制動器接觸器有自鎖功能,自鎖功能的作用是防止兩個方向接觸器切換時制動器的瞬間合閘,但同時也會造成在電動機(jī)異常失電時,制動器不能自動制動,從而發(fā)生危險。

        圖1 具有制動器自鎖功能的起重機(jī)局部電路

        對于這種類型的電路,需要重新設(shè)計電動機(jī)驅(qū)動電源和制動器電源之間的邏輯關(guān)系。一般講,電動機(jī)的驅(qū)動電源一般是由方向接觸器和調(diào)速裝置(如變頻器、可控硅調(diào)壓器等)控制,制動器電源一般是由制動器接觸器控制。經(jīng)過改進(jìn)后的電路,無論采用何種方式的設(shè)計,為達(dá)到方向接觸器、調(diào)速裝置和制動器接觸器的合理控制關(guān)系,在電路中都必須滿足:

        1)當(dāng)方向接觸器全部斷開時,制動器應(yīng)合閘;

        2)當(dāng)調(diào)速裝置斷開時,制動器應(yīng)合閘。

        目前吊運(yùn)熔融金屬起重機(jī)的電路設(shè)計基本可以滿足GB/T 3811的要求,但也存在以下的問題:

        1)此種設(shè)計并未對電動機(jī)自身內(nèi)部原因造成的定子異常失電進(jìn)行保護(hù),目前的起重機(jī)電路中通常是設(shè)置了一些常規(guī)的電氣安全保護(hù)裝置,而對于電動機(jī)內(nèi)部異常造成的失電并沒有專門的定子電壓的監(jiān)測環(huán)節(jié),此時如果電動機(jī)定子發(fā)生異常制動器接觸器并不會自動斷開,從而造成電動機(jī)因失電而停止運(yùn)行但制動器仍然通電而繼續(xù)開閘的情況。

        2)針對凸輪控制器和一個運(yùn)行接觸器控制的電路,該類型的電路由起升機(jī)構(gòu)驅(qū)動電動機(jī)只由一個運(yùn)行接觸器接通,由凸輪控制器進(jìn)行換向,而此時若該運(yùn)行接觸器意外斷電,則制動器接觸器也應(yīng)當(dāng)閉合,而此種類型的電路基本未設(shè)置運(yùn)行接觸器意外斷電的保護(hù)功能。

        3)電路中并未有對于制動器接觸器損壞的保護(hù),如果制動器接觸器發(fā)生粘連或其他故障,會導(dǎo)致其一直處于合閘狀態(tài),造成制動器在電動機(jī)正常失電后一直無法斷開的情況。

        4 檢驗(yàn)中的建議

        目前對這一項(xiàng)目的檢驗(yàn)是通過審查圖紙和通電實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行的。在實(shí)際檢驗(yàn)中,建議注意以下幾點(diǎn):

        1)關(guān)于監(jiān)檢和定檢的不同要求:監(jiān)檢的要求等同于GB 6067.1的要求,即該項(xiàng)目的要求是針對所有的起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)。建議在監(jiān)檢時,對于新裝的起重機(jī),尤其是制動器具有自鎖功能的電路設(shè)計,不論是否吊運(yùn)熔融金屬,都應(yīng)當(dāng)按照GB 6067.1進(jìn)行執(zhí)行,在監(jiān)檢人員接收監(jiān)檢階段,即對電路進(jìn)行資料審查,并告知施工單位這一要求。在定檢時,對于在用起重機(jī),因?yàn)闈M足要求需要涉及電路的改造,則只需要按照TSG Q7015的要求執(zhí)行即可。

        2)關(guān)于電動機(jī)內(nèi)部異常造成的失電:該功能大部分電路并不具備。建議對于吊運(yùn)熔融金屬或危險品的起重機(jī),要求其在電路中加裝欠電壓繼電器或采用其他方式對電動機(jī)的定子電壓進(jìn)行監(jiān)測,在電動機(jī)定子意外失電時保證制動器接觸器的斷開。

        3)關(guān)于凸輪控制器控制的電路:該類型電路只有一個運(yùn)行接觸器,通常不具備接觸器故障監(jiān)測。建議對于吊運(yùn)熔融金屬或危險品的起重機(jī),要求其在電路中設(shè)置運(yùn)行接觸器保護(hù)功能,當(dāng)運(yùn)行接觸器出現(xiàn)異常時,可保證制動器接觸器的斷開。

        4)關(guān)于現(xiàn)場通電試驗(yàn):現(xiàn)場通電試驗(yàn)具有一定的危險性,建議檢驗(yàn)人員在通電試驗(yàn)前仔細(xì)研究電路圖,并與現(xiàn)場配合人員進(jìn)行溝通,在空載情況下進(jìn)行起升機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場通電試驗(yàn)。通電試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)模擬運(yùn)行接觸器發(fā)生故障、調(diào)速裝置發(fā)生故障、電動機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障等多種情況下,以確定電路是否能在電動機(jī)定子異常失電時起到保護(hù)作用。

        5 結(jié)束語

        新檢規(guī)中“電動機(jī)定子異常失電保護(hù)”檢驗(yàn)項(xiàng)目要求不完全等同于老檢規(guī)中的“正反向接觸器故障保護(hù)”。在實(shí)際工作中,檢驗(yàn)人員需要熟悉相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,并了解電動機(jī)定子失電的常見原因以及目前電路設(shè)計中存在的主要問題,以便有針對性的進(jìn)行檢驗(yàn),保障設(shè)備的運(yùn)行安全。

        [1] GB 6067.1—2010 起重機(jī)械安全規(guī)程[S].

        [2] GB 5226.2—2002 機(jī)械安全機(jī)械電氣設(shè)備第32部分:起重機(jī)械技術(shù)條件[S].

        [3] 趙國.起重機(jī)械電氣安全技術(shù)檢驗(yàn)[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2008.

        Discussion on the Inspection Requirements for “Protection of Motor Stator Abnormal Power Loss ”

        Hu Jingbo Zhao Kai
        (Nanjing Special Equipment Safety Supervision and Inspection Institute Nanjing 210017)

        The protection of motor stator abnormal power loss is the new item in the new lifting appliances inspection regulations. The reasons of motor stator abnormal power loss are discussed in the paper. Then, the problems in current circuit design and suggestions of inspection are analyzed.

        Lifting appliances inspection regulation Motor stator Protection of abnormal power loss Inspection requirements

        X941

        B

        1673-257X(2017)04-0052-03

        10.3969/j.issn.1673-257X.2017.04.011

        胡靜波(1980~),男,碩士,副主任,高級工程師,從事特種機(jī)電設(shè)備安全檢驗(yàn)技術(shù)研究工作。

        2016-11-18)

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