起重设备电机启动时变频器跳闸故障分析

黄世超，罗 勇

(雅砻江流域水电开发有限公司，四川成都 615000)

0 引言

起重设备的各机构运行时对平稳度有极高要求，必须实现平滑启动、停止，避免剧烈冲击现象。考虑到设备的可靠运行要求，起重设备采用变频器控制电动机启动方式运行。其行走机构通常为4台电动机构成，为避免电机不同步造成起重设备偏斜啃轨，一般采用一台变频器控制两台对角方向电动机的“一托二”运行方式。为避免起升机构电机故障造成钢丝绳受力不均造成脱钩或钢丝绳断裂故障，一般采用一台变频器控制一台电动机的“一托一”方式。

某电厂的主厂房桥机大车行走机构主要组成包括：变频器、电动机、制动器、变速箱、行走轮、测速编码器、计程轮。控制方式为，1#大车行走变频器控制1#、4#行走电机，2#大车行走变频器控制2#、3#行走电机。电动机通过变速箱带动行走轮转动，测速编码器将各电动机转速反馈至变频器，计程轮将行走距离通过信号线传输至显示器并显示出当前的位置。当测速编码器检测到电机速度不一致时，变频器改变输出转矩来调节电机速度，确保4台电动机转速一致。当桥机停止行走时，变频器停止工作，电动机失去动力，同时制动器动作，将电动机卡死，避免桥机滑动。

1 故障现象

将2#大车行走变频器出线负荷拆除并标记相序后，桥机行走系统启动时，检查发现1#大车行走变频器输出转矩带动1#、4#行走电机转动，变频器上电流显示约120 A，数据正常。

按原有标记将2#大车行走变频器出线回装并紧固，再将1#大车行走变频器出线负荷拆除并标记相序后，桥机行走系统启动时，检查发现2#大车行走变频器输出转矩带动2#、3#行走电机转动，变频器报“电流超限”故障，变频器停止工作。

按原有标记将1#大车行走变频器出线回装并紧固，再将2#大车行走变频器的2#行走电机电源线回装并紧固后，桥机行走系统启动时，检查发现2#大车行走变频器上启动电流最大显示约98A，无故障报警。

按原有标记将1#大车行走变频器出线回装并紧固，将2#大车行走变频器的2#行走电机电源线拆除再将3#行走电机电源线回装并紧固后，桥机行走系统启动时，检查发现2#大车行走变频器上启动电流最大显示约85 A，无故障报警。

按原有标记将1#、2#大车行走变频器出线回装并紧固，桥机行走系统启动时，检查发现1#大车行走变频器上电流显示约115 A，2#大车行走变频器报“电流超限”故障，2#大车行走变频器停止工作。

2 故障分析

由故障现象分析可知，2#大车行走变频器同时启动2#、3#大车行走电机时会造成“电流超限”故障。结合变频器说明书和现场设备运行状态，分析故障原因可能是：变频器参数设置不匹配；电机启动时，设备内部存在堵转现象；电机启动时，制动器未完全打开；电机相序接反导致被逆向拖动；电机与减速箱的轴承偏心，导致启动电流异常偏大。

依据故障现象，2#大车行走变频器在不同的负荷下显示数据不一致。初步排除了变频器内部元件损坏的可能性。为避免故障原因排查不彻底，计划按顺序逐个检查各组成设备的运行状态，确保所有设备均处于正常工作状态。

2．1 变频器参数复核

使用变频器操作面板检查并记录2#大车行走变频器参数，并与1#大车行走变频器参数进行对比。检查发现2#大车行走变频器电流超限设定值为190 A，1#大车行走变频器设定值为170 A。不存在设定值偏小的情况[1]。

2．2 制动器检查

启动变频器时，现场检查2#、3#电机制动器开启到位，无开启失败故障。检查2#、3#电机运行时无明显异音，电机转动无卡涩现象。多次启停均无异常[2]。排除制动器开启不到位造成电机转动卡涩的可能性。

2．3 相序检查及电流测量

打开2#、3#大车行走电机电源接线盒，检查电源线接线相序一致。在2#变频器处，按电源线接线相序颜色将同色的接至同一接线柱。启动大车右行功能，检查2#、3#电机右行正常。电机相序正确。

使用钳型电流表测量发现，2#电机运行电流为80 A，启动时最大电流为95 A；3#电机运行电流为70 A，启动时最大电流为80 A。对比可知，2#电机启动电流和运行电流均高于3#电机，可能存在轴承偏心等异常现象。

2．4 轴承同心度检查

打开电机、减速器的连接轴承密封盖，使用千分表检查电机轴承、减速器轴承的连轴部分同心度。发现两根轴承不完全同心，其中水平方向基本一致，竖直方向偏差约3 mm，电动机轴承比减速器轴承略低。

依据现场设备连接情况可知，减速器部分由多个齿轮机构拼装而成，当其中一个齿轮的中心位置变动时会造成所有齿轮的位置变化，调整难度极大。电动机部分构成简单，且电动机安装于基础底座上，必要时可对底座高度进行适当调整。经现场讨论，决定对电动机进行位置调整，实现电机轴承和减速器轴承同心。

使用水平仪检测电动机各方向水平度，检查发现电动机各方向水平度一致，确认电动机本体无倾斜，需要对电动机4个支撑点增加相等高度的垫片。

使用厚度约3 mm的螺栓平垫加装在电动机4个基础座上，测量电动机水平面各向无倾斜。将电机固定牢固后，启动2#电机，测量2#电机启动电流为85 A，运行电流为75 A。启动电流和运行电流明显下降，判断轴承轻微偏心为电流异常原因之一。

3 试运行

将2#、3#大车行走电动机电源线按标记的相序接至2#大车行走变频器出线端子上并紧固。启动大车右行功能，测量发现2#电机启动电流为82 A，3#电机启动电流为83 A；变频器上显示电流为170 A。变频器运行一段时间后报“电流超限”故障，停运。

由于变频器启动时未出现“电流超限”故障，运行一段时间后出现“电流超限”故障，且故障前电流未出现突变，判断为变频器内部固定参数存在设置不合理的可能性，导致在运行期间误报“电流超限”故障[3]。

将1#大车行走变频器参数复制到2#大车变频器内。刷新后，重新启动大车行走功能，多次试运行正常，启动电流约155 A。判断故障已彻底消除。

对比发现，2#大车行走变频器启动电流及运行电流相对1#大车行走变频器均偏高，判断2#、3#大车行走电机的减速器机构可能存在一定程度的卡涩，因减速机构结构复杂，排查不易，且设备可以正常运行，未做进一步检查、处理。

4 结语

负荷为电动机的变频器出现“电流超限”故障，一般是由于实际负荷电流过大，超出电流保护设定值所致，少数是由于变频器内部参数设置不配套导致，需要逐个排查。本次故障为电机轴承偏心造成实际电流过大且变频器参数设置不合理导致。经过处理，消除了设备故障，确保了设备的安全可靠运行。

“电流超限”故障一般是由电流过大造成的，因此排查故障时需要使用电流表进行实际电流值测定。将表计测量值与变频器显示值比较，来判断是否存在电流偏大的现象。因变频器元件不便于检测，通常先排查负荷端电流，确认负荷电流小于设定值时，再考虑变频器内部故障可能性，最终完成故障消除工作。