卷扬机乱扣故障分析及处理

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

在我公司石灰工序中，石灰窑将石灰石煅烧，生成石灰及CO2，供给下道工序。而其中卷扬机通过转鼓缠绕钢丝绳，提升小车，为石灰窑上料，是保障生产的重要设备。

1 卷扬机基本运行条件及其工作原理

石灰窑每小时上料35车，电气系统采用换向组件控制正反转，其型号为ZF-30K-D。同时用S7-200 PLC结合E6CP-AG5C旋转编码器界定小车上限与下限，并控制换向组件在上下限时进行正反转切换。为保障卷扬机的正常使用，卷扬机钢丝绳顶端设有以光电式接近开关为基础的防乱扣装置。

换向组件工作原理：

ZF-30K-D型三相电动机换向组件主回路采用5只MTC 162-16可控硅模块作为交流开关，电压过零开通，实现对电动机的启动、停止，以及正转反转的运行控制，如图1。当卷扬机处于下限时，换向组件接受PLC信号，1、3、5号可控硅导通，电机正转运行；运行至上限时，PLC再次发出信号，换向组件内部触发模块动作，1、2、4号可控硅导通，电机切换到反转运行。其主电路部分在采用阻容保护的同时还增加了压敏电阻保护，可以有效的抑制过电压，防止电动机所产生的感应电动势对换向组件的冲击。

图1 换向组件原理图

2 卷扬机使用过程中的乱扣故障分析

在卷扬机使用过程中，曾发生多起钢丝绳乱扣故障，防乱扣装置未能及时动作，停止电机。致使多条钢丝绳报废，并长时间影响石灰窑上料。为杜绝此类故障的再次发生，技术人员对故障原因进行了分析，并结合现场情况对卷扬机回路及防乱扣装置做出了改进，在此对故障原因和改进方法简要描述。

2.1 原有防乱扣装置工作原理

原防乱扣装置是由光电式接近开关和挡板组成，其是以乱扣时挡板遮蔽光电式接近开关作为工作条件。当发生乱扣故障时，钢丝绳必然下沉，弯曲的钢丝绳压下装置拉绳，使挡板升高，从而挡住光电式接近开关，使光电式接近开关动作停止电机运行。

2.2 故障分析及原有防乱扣装置存在问题

多起乱扣故障的原因均为换向组件受信号干扰误动作，电机不能正常换向运行，当上料小车运行至上限位及下限位时，电机仍不能换向，造成转鼓与钢丝绳发生缠绕乱扣。而此时原有的防乱扣装置并没有发生动作，经现场分析后发现，光电式接近开关在室外工作时，其性能易受现场环境影响。雨雪天气和潮湿环境有极大的几率造成光电式接近开关短路，使原有防乱扣装置失去作用。同时由于光线反射，光电式接近开关易发生误动作，导致防乱扣装置可靠性的降低。同时，在光电开关动作时，换向组件内部电源仍未停止工作，电机继续运行，造成钢丝绳乱扣。综合以上多种情况，原有的防乱扣装置不但已经无法满足生产需要，同时还存在加大维修量，使卷扬机不能正常运行等种种问题。

3 乱扣故障的处理和防乱扣装置的改进

3.1 对接近开关的改进

针对光电式接近开关型防乱扣装置易受现场环境影响而产生的问题，经过现场分析和研究，将光电式接近开关改为电感式接近开关，相比于光电式接近开关，电感式接近开关由三部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当弯曲的钢丝绳压下装置拉绳，使拉绳上的金属挡板接近这一磁场，并达到感应距离的时候，在金属挡板内产生涡流，从而导致振荡衰减，以致停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转化成开关信号，触发驱动控制器件，从而使电机停止运行。电感式接近开关比光电式接近开关性能稳定，不易受外部环境干扰，有力的避免了雨雪等环境因素对设备运行造成的影响。

3.2 对控制回路的改进

将控制回路电源引入换向组件内部电源，使防乱扣装置动作之后，换向组件内部电源能够及时停电，如图2。技术人员结合现场实际情况发现，多次乱扣故障的发生可以综合概括，换向组件受信号干扰未能正常换向，转鼓与钢丝绳已经乱扣，原有防乱扣装置因现场环境原因，发生误动作或是动作后依然未能及时切断控制回路电源，造成电机未能及时换向。现在将控制回路电源引入换向组件内部电源后，发生乱扣故障时，防乱扣装置动作，同时切断换向组件内部电源，使电机停止运行，阻止了事故的扩大化，减小了维修和生产回复所需的工作量。

图2 引入控制回路电源

3.3 对主回路的改进

在卷扬机现场电机引线前端引入分励脱扣断路器，如图3所示。断路器型号为NDM3-125M/3310 125A。断路器中带有分励脱扣器，其主要用于远距离操作低压断路器分闸控制。它的电磁线圈并联在低压断路器的电源侧，并将线圈接入防乱扣装置常开点中，当防乱扣装置动作时，常开点闭合，使分励脱扣器的电磁铁得电吸动衔铁，通过传动机构推动自由脱扣机构，使断路器断开，有效的切断了电机主回路，在乱扣故障发生时，为卷扬机提供了第二重保护。

图3 引入分励脱扣断路器

经过对防乱扣装置的更换、换向组件电源改造及主回路增加分励脱扣空开三种改进后，卷扬机获得多重保护，经长时间运行，卷扬机未发生乱扣故障。

4 运行过程中注意的问题

卷扬机正常使用过程中，一般不会发生乱扣现象，但实际运行时，乱绳、过辙是卷扬机的常见故障。

乱扣现象的发生一般有两种情况。

4.1 上下限时电机未能停止

此类现象的发生或为PLC程序故障，或为换向组件内部故障，在对换向组件内部电源进行改进并增加分励脱扣断路器后已基本杜绝了此类故障发生的可能性。

4.2 钢丝绳与转鼓脱扣

此类故障属于设备问题，应多注意钢丝绳与转鼓的维护，及时检查更换，可有效的降低此类故障的发生几率。

5 结 语

通过对多次卷扬机乱扣故障的分析和处理，技术人员结合现场实际情况，对卷扬机防乱扣装置进行了更换，有效的解决了原有防乱扣装置易受现场环境干扰的弊病。同时，通过将控制电源引入换向组件内部电源和在卷扬机主回路增加分励脱扣断路器两种手段，为卷扬机提供了双重保护，保证了在乱扣故障发生时，能够及时切断电机电源，避免了事故的扩大化。通过对改进后设备运行情况的长时间观察，改进后的卷扬机能够长时间稳定运行，再无乱扣故障的发生，经实践证明，这些改进方案对解决卷扬机乱扣故障是行之有效的。