黃引群

（江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

貴溪冶煉廠新30萬t熔煉系統(tǒng)各主要生產工序之間的銅水及物料運輸?shù)热蝿沼扇_85 t冶金包子吊車來完成，85 t冶金吊車是整個冶煉工序中的重要核心設備，一旦出現(xiàn)故障，將影響整個熔煉車間生產。

由于受國外裝備設計、現(xiàn)場粉塵環(huán)境、振動大、頻繁運轉等因素影響，該吊車自2007年7月投產以來，吊車運行狀況一直不順，設備故障率較高，而且存在很多安全問題，如果一旦發(fā)生部分故障將造成廠房內部人員和設備安全隱患。為了解決這三臺吊行車的問題，使其能滿足安全生產的需求，該廠堅持以自主管理、技術提高為手段，一直對吊車故障高的問題進行技術攻關，解決設備使用過程中的各種故障，提高設備運轉率。

1 85 t冶金吊車使用工況與工作流程分析

1.1 使用工況分析

85 t冶金吊車的使用工況較惡劣，尤其是大量的粉塵和腐蝕性氣體、高強度頻繁運行等因素，造成行車故障率一直居高不下。而這些工況受制于生產工藝的設計和特點，一直無法改變，因此只能通過不斷的改進，使吊車適用于銅冶煉工況。

1.2 工作流程

85 t冶金吊車的使用操作工序是：啟動主回路供電→操作主副卷空鉤→起吊銅水包子→開動大、小車運行機構→指定位置→掛副鉤機構→主、副鉤機構同時下降→銅包降到爐口位置→操作主副卷把銅水倒出→上升主、副卷提升銅包到規(guī)定位置→大、小車行駛→行車行駛至等待位置。整改操作過程頻繁啟動，在微調位置中需要頻繁點動，依靠經驗才能快速操作。

2 85 t冶金吊車的主要組成結構及驅動原理

85 t冶金吊車主要由大車行走機構、小車行走機構、主卷揚機構、副卷揚機構、5 t電磁鐵葫蘆、安全制動器、制動器、電氣控制柜（PLC和繼電器控制）、極限和保護限位等組成，通過大車行走機構完成沿廠房軌道的橫向移動，通過小車行走機構完成沿行車軌道的縱向移動，通過主卷完成吊運物體的提升，通過副卷完成銅水的倒運。吊車有獨立的駕駛艙和操作臺，用于完成對行車的各種操作和駕駛。

大車橫行裝置的組成有：滾動車輪、變頻電機連接減速機、變頻器、制動器、極限限位、測距儀等。其中4臺32 kW電機，4臺電機分別由2臺75 kW的變頻器驅動，每臺變頻器單獨驅動同一側的2臺電機，變頻器可實現(xiàn)冗余控制，即一臺變頻器故障的情況下，仍可短時控制行車行走，但運行速度減半。

小車行走裝置的組成有：滾動車輪、4臺變頻電機連減速機、2臺37 kW變頻器、制動器、移動電纜及支架、極限限位等。

主鉤裝置的組成有：2臺75 kW變頻電機連接減速機、2臺90 kW變頻器、電液制動裝置、緊急安全制動器、卷筒裝置、鋼絲繩、極限限位等。主鉤驅動具有冗余設計，如果只有一臺變頻器運行，速度減半；主鉤卷筒端設有1套緊急安全制動器。

副卷裝置的組成有：1臺75 kW變頻電機連接減速機、1臺90 kW變頻器、電液制動裝置、卷筒、鋼絲繩、極限限位等。

安裝在行車梁上的5 t電磁鐵式葫蘆，可沿著小車運行方向運行，也可上下升降，主要用于破碎冰銅包殼、粗銅包殼和平時檢修［1］。

85 t冶金吊車電氣控制系統(tǒng)的主要控制功能通過西門子S7-400系列PLC編程實現(xiàn)；保護系統(tǒng)主要有超速保護、慢速位置限位、極限位置限位、速度編碼器、稱重超載保護器等［2］。

3 85 t冶金吊車常見故障處理方法

3.1 大車行走經常出現(xiàn)緊急制動故障

出現(xiàn)此故障時，變頻器報故障代碼F56（發(fā)電邊電流極限故障），首先對變頻器外部進行處理，通過檢查電機阻值和電纜是否損壞，再到變頻器制動電阻檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象；再檢查變頻器參數(shù)的極限電流參數(shù) P3.4.1.7，并重新設置變頻器參數(shù)（P3.2.1.8）力矩限制，（P3.4.1.9）控制方式，（P3.4.1.21.1）力矩限制功能，（P3.4.2.2.5）停止DC頻率，（P3.4.2.2.8）制動停止頻率，設置完成后還對變頻器做了優(yōu)化（開環(huán)自學習重新做）。但是變頻器使用2 d后，緊急制動依然出現(xiàn)；最后大車變頻器減速時間由7.5 s設置到10.5 s后，此類故障解決。此類故障處理說明變頻器硬件劣化，變頻器需要返廠大修。

變頻器硬件劣化的主要原因是環(huán)境中帶有腐蝕性氣體和導電性粉塵，另外，行車是頻繁間歇性運行的設備，變頻器本體溫度波動較大，會加劇變頻器的老化。應根據(jù)變頻器的劣化趨勢，在使用3～5 a后更換新變頻器或對變頻器進行返廠大修。

3.2 主、副卷變頻器裝置故障

主卷副卷電機均由變頻器裝置實現(xiàn)調速，如果變頻器出現(xiàn)問題，則可能導致電機工作不正常。此時，首先應根據(jù)變頻器操作面板上的故障代碼進行分析判斷，通過故障代碼查找故障原因。常見的變頻器代碼含義有：電壓波動、電壓缺相、負載過流等。導致這些故障的常見原因有：變頻器外部控制回路線路故障、變頻器供電電源端子松動、滑觸線或集電器故障（導致電壓波動）、電機或動力電纜短路、變頻器整流或逆變模塊故障、變頻器主控板故障、變頻器風扇故障等。由于行車使用環(huán)境中含較多具有導電性粉塵、腐蝕性氣體，同時行車整體機構頻繁動作、振動大等原因，極易導致變頻器出現(xiàn)各種故障。因此，需定期對變頻器進行清灰、清洗，定期保養(yǎng)等工作。

3.3 主、副鉤運行一致故障

出現(xiàn)此故障時，應檢查操作手柄調速電位器是否同步輸出調速信號、3臺變頻器裝置是否有故障報警、控制回路和變頻器輸出回路是否正常、制動器是否打開正常等。最常見的原因是操作手柄調速電位器出現(xiàn)松動，導致變頻器接收到的給定速度信號出現(xiàn)偏差。這主要是因為行車手柄動作過于頻繁，且每次操作時的振動會導致電位器出現(xiàn)松動造成的。因此，需定期對點位器固定端子進行緊固，如1個月一次緊固端子，2 a一次更換固定螺栓等。

3.4 控制繼電器觸點粘接故障

控制繼電器觸點粘接故障產生的原因有：（1）行車工作環(huán)境具有強腐蝕性煙氣和粉塵；（2）行車操作時，由于操作不當導致操作過于頻繁；（3）控制繼電器觸點控制的交流接觸器線圈剩磁過高，導致繼電器在下一次接通時產生瞬間大電流或打火現(xiàn)象。后2條故障共同發(fā)生是導致繼電器觸點故障的主要原因。出現(xiàn)中間繼電器觸點故障時，故障原因比較難查找，原因有：中間繼電器數(shù)量較多，每臺共有50多個；故障現(xiàn)象具有間歇性特點，存在較大的隱蔽性，導致故障原因查找難度大大增加。目前的解決方法是每個月定期更換一批中間繼電器，其它改進措施是進行電氣設備技術創(chuàng)新。

3.5 行車電氣元件松動或電纜接線端子松動故障

由于行車頻繁作業(yè)，且振動較大，容易使電氣元器件（尤其是限位）及電纜接線端子松動，輕則使行車工作異常，重則導致設備燒毀或損壞，甚至造成重大安全事故。因此行車的安裝必須嚴格按照規(guī)范施工，并且定期仔細檢查并緊固電氣元器件及電纜接線端子。

3.6 3＃行車大車行走半速故障

3＃行車大車行走半速故障出現(xiàn)，變頻器無任何故障，每次重啟電源大車行走10 s后，總出現(xiàn)半速。通過使用電腦監(jiān)控PLC程序發(fā)現(xiàn)電氣房門限位動作，導致半速故障，最終發(fā)現(xiàn)限位碰鐵變形，更換后恢復。

4 85 t冶金吊車電氣設備優(yōu)化及技術創(chuàng)新

4.1 “緊急制動器系統(tǒng)”技術優(yōu)化

冶金吊車主卷的正常抱閘失效或者減速機輸入、輸出軸斷時，主卷掛銅水將自由落體灑落地面，這時超速控制器系統(tǒng)檢測卷筒速度超速，發(fā)出信號給緊急制動器抱死，保護銅包中的銅水不灑落，但是一直以來傳統(tǒng)超速保護裝置反應慢，無法達到保護目的。

通過不斷的摸索發(fā)現(xiàn)，導致傳統(tǒng)超速保護裝置反應慢的主要原因有：超速保護器響應慢；超速保護動作值設置偏大（超速30%）；制動器間隙不穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)超速保護裝置的快速響應，增加設備的可靠性，該廠選擇了進口倍加福超速保護器替代原有保護器，新的超速保護器檢測準確而且響應快；將超速保護器保護值重新設置，由超速30%改為10%發(fā)出超速信號；加強緊急制動器維護，定期更換，對制動器定期調整，制動器間隙c值控制在0.5 mm（制動器間隙c值示意圖，如圖1所示）。

通過優(yōu)化后，大大提高了當超速保護動作后，緊急制動器動作的靈敏度和響應時間，銅包中的銅水不再灑落。

圖1 制動器間隙c示意圖

4.2 “行車狀態(tài)監(jiān)控及報警系統(tǒng)”技術創(chuàng)新

傳統(tǒng)行車沒有行車狀態(tài)顯示功能，對于行車的檢測及故障檢測，只能依靠經驗，無法全面掌握行車的運行狀態(tài)及隱患；當行車出現(xiàn)故障時，處理故障的時間依賴于技術員的經驗及故障處理水平，故障處理效率較低，時間較長。

為了解決上述問題，該廠通過不斷地總結和探索，通過技術創(chuàng)新，開發(fā)出一套行之有效的行車狀態(tài)監(jiān)控及報警系統(tǒng)，該技術能使行車操作人員一目了然地了解行車運行狀態(tài)及故障報警，同時對電氣人員進行行車的點檢、預防性維修及處理電氣故障有極大的幫助。

“行車狀態(tài)監(jiān)控及報警系統(tǒng)”技術實施的方法是：在行車控制室原有西門子觸摸屏重新編程，并通過Profibus DP總線與行車電氣室現(xiàn)有的西門子S7-400PLC通訊。通過西門子WinCC flexible軟件在觸摸屏上制作適用于該85 t冶金吊車電控系統(tǒng)的人機界面，并結合對S7-400PLC程序的編程優(yōu)化，使觸摸屏能通過對S7-400PLC的數(shù)據(jù)進行采集，最終實現(xiàn)“詳細記錄并顯示行車使用過程中的設備過程數(shù)據(jù)和故障報警”的功能。如對以下設備的顯示、報警及記錄：變頻器開關狀態(tài)；DP通訊網絡情況、主鉤高度值、行車動作異?，F(xiàn)象，繼電器或接觸器工作狀態(tài)；限位狀態(tài)指示燈；相關安全及連鎖條件指示等。

4.3 控制繼電器性能優(yōu)化

對于控制繼電器觸點故障的問題，投產初期的解決辦法是定期每個月更換繼電器。但如果要從技術手段上解決這個問題，就必須消除交流接觸器線圈的剩磁，為此應在交流接觸器線圈的接線端子上并聯(lián)阻容吸收器，從而消耗剩余電壓的方法來解決。在交流接觸器上使用阻容吸收器以后，對應的控制繼電器動作時打火現(xiàn)象明顯改善，控制觸點的壽命大大增加，從此不需每月定期更換繼電器，僅需在觸點出現(xiàn)較明顯的黑色現(xiàn)象時更換即可。

5 結 語

目前，該熔煉85 t冶金吊車經過10年來的改進和在日常工作中的精心維護，85 t冶金吊車故障率已降低很多，但故障還是時有發(fā)生。由于這是芬蘭科尼公司在銅冶煉行業(yè)設計最早的幾臺車，對銅冶煉行業(yè)作業(yè)與惡劣環(huán)境考慮不足，相比于電解國外進口的同類型行車，該行車無論是在安全系數(shù)還是在故障率方面都有較大差距，但由于行車在生產中的重要性和安全性，繼續(xù)對行車設備的優(yōu)化、改進和加強點檢維護工作，仍是今后工作中的重點。