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浅谈轮胎生产过程中的电机故障分析及保护

浅谈轮胎生产过程中的电机故障分析及保护

2006/10/13 9:25:00
1 前言 PLC在轮胎业中已基本推广应用,但从应用开发的深度和广度来看,一般还是取代继电逻辑控制及开关量问题,对中等复杂系统以上的控制系统,1台PLC总还有20%~30%的富余软件。为此,对可编程序控制器富余软件的开发应用,也是设计人员必须探讨研究的,这对进一步充分发挥PLC在轮胎生产自动化中的作用,更具有一定的实用意义。 2 交流异步电动机常见故障分析 在轮胎生产过程中,电机的损坏情况经常发生,轮胎厂一年总有几十只、多达上百只电机损坏,影响了轮胎的质量和产量,给企业带来一定的经济损失。根据几年来的使用情况,分析其原因,多系保护措施不当。主要有环境条件、线路故障、负载条件、电压高低、操作使用、维修水平和电机自身质量等原因造成的,现对上述原因作简要分析。 (1)环境条件 环境对电机的正常运行起着十分重要的作用,电机在极限温度下达不到热平衡时,会因严重发热而烧毁。在轮胎厂的内胎硫化车间和外胎硫化车间,常用蒸汽和过热水,夏季温度比较高。而电机又安装在蒸汽、过热水的管路之间,这些管路的温度在100°C以上,不仅温度高,而且这些管路接口的泄漏很容易喷射到电机上,若不及时处理,将会使电机的绝缘受到不同程度的损坏。我厂用于双模硫化机的电机,每年都有5台左右的电机因绝缘降低而损坏。又如,在胎面挤出生产线上,由于机头上的蒸汽截止阀泄漏,泄漏出的蒸汽被主电机上的散热风机吸入主电机,使55kW直流电机的整流子(换向器)短路,所以轮胎厂应及时解决各管路的泄漏问题。 (2)电压高低 在某种情况下,电网电压会出现过高过低的情况,在短时间内,电压偏高偏低不会影响电机。但是,若电机长时间在低电压下工作,由于铜耗增加,力矩降低,则电机会由于过载而烧毁;电压过高,定子磁回路饱和,使电流剧增,导致电机烧毁。 (3)线路故障 三相交流异步电动机在缺二相或三相时,定子绕组里没有形成闭合回路,即没有电流,这时电机不旋转。电机的损坏主要是缺一相引起的,故对电机主回路接触器及线路节点的定期检修是十分必要的。要特别注意起动后运行中的电机断相,一旦遇到这种情况,应立即切断电源,以保护电机。 (4)负载条件 对于造成电机超负载的原因,是一个比较复杂的问题,有重载起动,机械转动中齿轮或铜套失油使电机超负载;也有操作者没有按工艺要求操作使电机超负载,最终使电机设备损坏。 (5)电机质量 对于由电机自身质量而产生的故障,这主要靠电机制造厂和电机修理部门,把好制造质量和修理质量,使电机各项性能达到技术要求,从而减少因此产生的故障。   3 热继电器保护性能的分析 热继电器是一种传统的应用最为广泛的电机保护器,它是利用电流的热效应使双金属片受热弯曲而推动节点,切断控制电路,使电机停止运行。但是,有些装用热继电器的电控箱电机还是会损坏,我认为不能各种场合一律使用热继电器作为电机的保护器,电机的保护应根据电机在不同的使用场合而选用不同的保护方法,只有这样才能从根本上解决电机的保护。例如,在轮胎帘布裁断机中的供布电机、胎面挤出线的胎面切断电机等,都是频繁起动制动的电机,在夏天比较容易发热烧毁,对于这一类电机,宜选用热敏电阻的温升保护,其效果较为理想。若仍采用热继电器作保护,由于它的频繁起动,较大的起动电流反复冲击热元件,使其性能变差,动作偏离整定值。又如,胎面硫化中所用的热水循环泵、冷却水泵所用的电机,锅炉的引风机电机,钢丝挤出生产线中钢丝牵引电机,都是一类长期运行的电机,由于加热元件长期处于热状态下,同样会使热元件的性能发生变化,使动作值偏离整定值。热继电器要及时准确地动作,就需要定期整定,这对轮胎厂来说也是一件较繁琐的事。所以对长期工作的电机采用电子保护器较为理想。从我厂的电机损坏情况来看,有80%以上都是由于热继电器没动作造成。根据对上述情况的分析,热继电器已不是理想的电机保护器。 4 富余软件的电机保护器 4.1 电机保护器采集工作原理 信号取于电机互感器的二次回路,经桥式整流及电容滤波后,在R2上取得电压,晶体管T1的基极和发射极加以正向电压,当电机正常工作或1.1倍额定电流时,调节网络电阻,使晶体三极管Ib、Ube、Ic均很小,晶体三极管截止,R4上的电很低,可控硅截止,R7上的输出电压大约为零。在电机过流或短路时,使晶体管导通,触发可控硅导通,在R7上输出-个高电平去PLC输入点,以控制电机的运行状态。图1为电机保护器信号采集原理图。 4.2 电机保护器应用梯形图 电机保护器程序梯形图如图2所示。图2中采用了日本0MRON的C200H可编程控器地址分配号,按起动按钮00300,经过常闭节点TIM509、00301,使1000 ON自保,电机起动,同时3205内部继电器和定时器TIM509 0N自保。当定时器TIM509常闭延时节点OFF时,电机起动时间完成,电机进入自动保护工作状态,当电机出现过流或短路时,输入点X00400 0N→3206 0N,1000回路中的3206常闭节点OFF→1000输出继电器OFF,电机停止工作。如果在起动时就有短路故障,电流大于电机起动电流,此时00401 0N→3207 0N→1000输出继电器0FF,电机即停止工作。采用PLC对电机进行缺相、过流、短路保护,取消了电流继电器,简化了电动机主回路,提高了电机保护的可靠性。 5 直流电机的主要故障和故障原因及解决方法 (1)直流电动机不能启动 直流电动机不能启动的原因及解决方法原因解决方法 原 因 解 决 方 法 线路中断 检查线路是否完好,起动器接线是否正确,保险丝是否熔断,励磁欠压继电器是否动作。 起动时负载过重 减去部份负载 电刷接触不良 检查刷握弹簧是否松弛 串激绕组接反 按正确接线图接线 线路电压太低 用万用表测电压,提高电压后在起动 轴承损坏或有杂物卡死 停车后,调换轴承,排除杂物 (2)电刷火花过大 电刷火花过大的原因及解决方法原因解决方法 原 因 解 决 方 法 电刷与换向器接触不良 或电刷磨损过短 研磨电刷接触面,更换新电刷 电刷上弹簧压力不均匀 适当调整弹簧压力,使每个电刷压力 保持在1.47×104~2.45×104Pa, 也可凭手上的感觉 刷握松动 将刷握螺栓固紧,使刷 握和换向器表面平行 刷握离换向器表面距离过大 调整刷握至换向器距离, 一般为2~3mm 电刷牌号不符合要求 更换原来牌号 电刷与刷握配合不当 不能过紧或过松,保证在热态时, 电刷在刷握中能自由滑动, 过紧可用砂纸将电刷适当砂 去一些,过松的要调换新电刷 换向器片间云母未拉净 用手拉刀刻去剩余云母 换向器片间云母突出 精车换向器 刷架中心位置不对 移动刷架座,选择火花最好位置 电机长期超负载 调整负载,在额定负载内 换向极线圈短路 重新绕制线圈 电枢绕组断路 拆开电机,检查电枢绕组,用毫伏表找出 断路处,若不能焊接将重绕 电枢绕组短路或换向器断路 电机运转时,换向器刷握下火, 电枢发热,应检查云母槽中有无铜屑, 或用毫伏表测换向片间电压降, 检查出绕组短路处 电压过高 调整外加电压到额定值 换向极引出线接反 帘动机在负载时转速稍慢并出火, 应调换和刷杆相联接的两线头 (3)电动机转速不正常 原 因 解 决 方 法 励磁绕组回路开路, 检查磁场线圈联接是否良好, 励磁电压过低 接错磁场线圈或调速器内部是否断路, 励磁欠压继电器是否动作, 励磁电压是否正常 电刷不在正常位置 按所刻记号调整刷杆座位置 电枢及磁场线圈短路 检查换向器表面及接头片是否有短 路,测量磁场线圈每极直流电阻是否一样 外加电压过高或过低 用万用表测量, 将电压调整到允许范围内 信息来源于:中国硫化机网
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