重型冶金起重设备的改造

袁春峰，王慧臣

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424)

1 引言

贵冶于2007年引进了科尼公司设计制造的85/40t铜包吊运重型冶金起重行车。该冶金设备［1］的驱动控制采用科尼公司的DynaVectorⅡ系列起重机专用变频控制器，大车、小车及主副卷均配置了变频器加以驱动。在实际运行中由于主卷设计功率不足，运行环境中的烟气、高温对设备的影响严重，造成了经常报警、停运等故障。由于该行车主要承担着吊运铜包熔融金属的工作，作为关键设备，其故障停机直接影响了整个工艺流程，更为严重的是其故障停机时间较长可能会造成整个生产线的停机。为了保证整个工艺流程的可持续性、提高行车运行的可靠性、检修的便利性，技术人员在生产过程对该行车进行了改造，将主卷变频器的配置由75kw改为90kw，主副卷驱动电机由F级改为H级电机，并对电气室进行改造，解决了设备设计不足的问题。

2 设计论证和改造方案

2007年8月科尼公司两台起重吊车投入使用以来，频繁出现变频器故障、吊车停运等问题。初步判断变频器频繁故障的根源是变频器长期过负荷工作，运行过程中出现大量的过电流报警，而吊车停运的根本问题是空气中的灰尘和腐蚀性酸进入电气室并导致驱动和其他电器组件故障。根据行车的使用状况，针对性对环境和设计缺陷［2］进行了技术论证。

2.1 环境监测

表1 电气室温度湿度比较

对电气室温度和湿度的测量的目的是找出和确认内部的温度和湿度对电气元器件运行造成的影响。

表2 ISA GX电气环境标准表

监测期间为了测量现场的工作环境，安装了Purafil Onguard3000环境采集处理系统来测量电气室环境条件。该系统会对采集的银铜腐蚀、酸腐蚀、温度和湿度等数据预处理。电气室空气监测报告显示现场环境条件不符合ISA GX标准。通常如果湿度很低，空气中的二氧化硫，铜腐蚀不太造成腐蚀的现象，但是电气室温度湿度监测显示超过了允许值，空气中的高温烟气、粉尘和酸对电器元器件的腐蚀是显而易见的，腐蚀迹象从电气室也可以明显看到，如接地铜线、电缆端子，安装板，所有传动部件、电缆等。ISA GX标准分类定义根据腐蚀状况要求相关电气工作环境安装功能齐全的空气化学过滤设备，在这种环境下化学过滤是必须强制性安装的。没有化学过滤所有电气设备 (接触器、断路器、驱动器、PLC等等)工作寿命非常短。此外，电气室特种空调正常工作保证温度湿度在允许范围也是非常必要的。

2.2 电能分析

电能检测［3］是为了检测是否存在任何导致设备异常的电源问题。高或低电压水平，电压下降，浪涌，中断或瞬变，谐波失真或不平衡的三相系统等电能都会严重影响设备的运行。为此，对行车的电能状况进行了详尽和专业的监测。测量设备是Fluke435电能质量分析仪和Flukei430flex电流检测仪。

图1 电压频率监控

图2 相电压和电流波形

表3 电源监视测量

表4 电源波动测量

测量的结果中可以看到:有轻微的电压降，但水平在可接受的水平。电压波形和峰值系数是相当不错的。没有比如电压下降，浪涌和瞬断和谐波干扰等异常状况发生。电源测量结果显示电能没有任何异常。

2.3 变频器与电机

变频器［4］故障包括风扇电源板故障(F32)、IGBT故障和整流器等故障。将风扇电源板发送到供应商芬兰总部进行了深度的专业分析，结果显示该风扇电源板防护等级不满足现场的运行条件。分析IGBT故障过程中对主起重变频器IGBT在60t负载下运行状况进行跟踪监测。

图3 变频器60t负载监测

在向上提升的负载测试中电流约91.4A，而设计标准中这种情况下的电流应为60A，电流明显超过了变频器在60t负载下的标准电流。

行车额定负载是85/40t，其中主起重负载85t，辅助起重为40t。行车上安装了超载检测和保护，不可能进行超载作业，但是变频器内部显示大量的F1过电流故障历史记录。过电流意味着变频器暂时超载额定电流的4倍。变频器内部也显示很多F31和F41等IGBT温度过高故障，这些故障通常是由于短期超载造成的。

起重电动机［5］绝缘等级新规范要求所有主要起重电机采用最新H等级取代F等级。由于设备订购时间的关系，行车起重电机仍采用的F绝缘等级。起重电动机故障根本原因电动机绕组烧坏，这与相应变频器的过电流故障的时间是相吻合的，过电流会导致电动机温度急剧上升过热烧坏。

3 改造方案

与供应商的外方专家共同对现场环境、电能、变频器和电机等运行状况的跟踪监测，达成一致结论认为设计不满足工况是造成故障频繁的根本原因，并制定和实施了改造方案。

(1)主起重变频器［6］设计功率较小，使得变频器在运行过程中出现大量的过电流报警，导致变频器故障频发，此外变频器风扇驱动板防护等级低，不满足现场环境也造成风机故障，变频器不能正常工作，采用90kw变频器替代原75kw变频器，并选用IP等级55风扇驱动板后，变频器故障下降明显，运行稳定。

(2)通过增加化学过滤装置，优化设备工作环境，减少空气中的灰尘和腐蚀性酸进入电气室，从而保证变频器和其他电器组件运行正常。

(3)供应商用最短的时间将H级电机替换所有F级电机，以满足起重电动机绝缘等级新规范，防止电动机过热烧坏。

4 结束语

贵冶熔炼85t行车由芬兰科尼起重公司成套引进，主要负责生产线上冰铜、渣、冷料等转运，是闪速炉、转炉、阳极炉和卡尔多炉之间的运输纽带。试运行过程中，行车故障频发，使生产陷入被动，严重制约了生产。为此通过专业的措施论证了设计上不足并予以改造，解决生产实践中的问题，为设备改造提供了有力的技术支持。

［1］于德录，邵玲.冶金设备安装项目质量控制分析［J］.冶金设备，2009(04):62-64.

［2］齐文杰，李盛涛.电气设备绝缘系统的环境友好设计探讨［A］.电工理论与新技术学术年会论文集［C］，2005:345-347.

［3］李前.数字电能计量系统现场检定技术研究［J］.电测与仪表，2010(10):25-27.

［4］王小明，卢志强.起重机变频调速控制技术［J］.机械工程与自动化，2009(05):86.

［5］徐锋，杨彦青，金珍珍.桥式起重机提升机构电力拖动变频调速技术改造［J］.电气开关，2007(01):41-43.

［6］张卫峰.起重机变频调速控制系统的设计与研究［J］.科技创新导报，2012(25):68.