最近一段时间,我们工厂的一号高炉上料卷扬系统遭遇了故障,从问题发生到最终解决,整个过程持续了较长时间,其中的处理经验值得我们详细记录。
大约在一周前的一个夜晚,一号高炉的一号变频器(型号为施耐德ATV71型)突然报出故障并停机,导致料车悬挂在运行中途。电工人员前往现场进行复位操作后,设备恢复运行。
首次故障现象:系统显示一号变频器出现故障,但检查后并无明显问题,变频器本体的显示屏上却显示失压状态!在故障再次发生时(此时电脑系统依然显示变频器故障,而显示屏依然显示失压),我们直接切换到二号变频器继续运行。
第二天下午六点,系统再次出现异常,电脑上报出左右超极限故障的提示,然而料车仍然悬挂在中途位置,显然不可能是由于限位达到极限而产生的信号。
回顾原有设计,系统采用的是机械限位装置,但由于其可靠性较低,当时未能对其进行调整。故障频发后,我们进行了改造,采用了成套数字限位系统,自此几乎未再出现类似故障(或许电工的技术水平有所提升,因为故障减少了)。改造后新增的部分包括:
KA5和KA6上方的J5、J6实际上是由两组J5和两组J6串联而成的。(需要注意的是,松绳限位信号并未接入PLC系统)。由于故障是瞬间发生的,随后自动恢复,难以捕捉到具体时刻,经过多方排查,依然发现故障每隔几十小时就会发生一次。
经过仔细分析,我们推测问题可能出在西门子S7-200 PLC的电源部分,但测试结果并未显示出明显问题。虽然存在怀疑,但缺乏确凿证据难以“定罪”。由于松绳信号和超极限信号共用一个24V直流电源接入控制柜继电器,这一情况干扰了当时的判断。在认真研究原设计图纸和改造后的实际运行情况后,我们才明白,如果220V电源为PLC供电存在问题,那么四个信号(左、右超极限,左、右松绳)都应该在电脑系统中显示出来。
为了验证电源是否存在问题,我们观察到电脑系统仅显示左右超极限故障信号,于是安排人员将通往PLC的220V交流电源开关断开,果然,电脑系统依然只显示左右超极限故障信号,而松绳信号并未显示!针对这一问题,我们进行了深入思考。反复研究图纸和现场实际情况后,我们判断出当电源瞬间开路时,应该只报左右超极限故障;但如何才能捕捉到电源确实发生了瞬间断开的事实呢?
依靠人工监视显然并不可行。如果有一种能够起到监视作用的仪器或装置,问题就会迎刃而解。经过一段时间的思考,我们想到了利用带灯的220V交流继电器制作一个自保装置作为监视器,平时继电器通过自身的常开触头自保得电,显示灯亮;一旦出现瞬间断电,线圈失电,显示灯将不再亮起(虽然这个办法看起来很简单,但要想到这一点确实非常困难)。

我们一共制作了六套这样的装置,分别安装在左、右220V电源以及左、右J5和左、右J6上。目的是为了判断到底是总电源、左或右电源,还是左或右超极限其中一组的J5、J6发生了动作!安装完成后,竟然连续三天都没有出现故障。难道是原电源线连接不紧导致的?第四天,问题再次出现,一看六个监视继电器全部跳掉,灯全灭了,终于捕捉到了故障发生的瞬间,可以判断确实是电源出问题了。我们将原电源更换为一趟临时电源后,故障一直未再发生(监视故障的继电器依然保留)。
过了一天,我们在检查一号变频器时,考虑到是否也是由于电源瞬间断电问题导致的故障,还是本身存在其他问题,在倒闸操作过程中出现了新问题,变频器竟然无法合闸,断路器瞬间合闸后立即跳掉。检查后发现,电路中起保护作用的KA0继电器没有保持状态,导致KA0常开触点后的继电器失电,从而引发断路器跳闸。问题时好时坏!
根据图纸,如果KA0没有保持状态,将直接导致断路器瞬间合闸跳电(这部分在图中未画出)。经过研究,我们发现左右极限和松绳继电器都安装在柜内,将所有常开点短接后,KA0依然没有动作,24V直流电源和保险丝都是正常的。看来问题就出在三处急停开关上。停掉直流电源后,直接测量图中1到7端子的电阻,竟然达到1.6K欧姆。于是我们安排电工利用五分钟的停电时间,分别在三个地点处理问题:更换急停开关、使用刀片或0号砂纸清除线头氧化层,并将相通的线直接接到一个端子孔内,再检查电阻时,电阻值降为0.4欧姆。送电后合闸,生产恢复正常。
随后,我们又去检查那趟电源出现瞬时断开的原因。(问题不彻底解决,睡觉都难以安稳)。顺着线路查找,我们发现远处的开关下端竟然还接了两个5A的保险丝,将保险丝从座子上取下来仔细观察,发现有不明显的打火痕迹。回家后用放大镜查看,确实有两个被电击过的拉弧痕迹!由此我们判断,电源开关下面的保险丝由于时间久远,夹保险的座子松动,导致保险丝与座子虚接,才引发了时好时坏的故障。这种故障是最难发现和判断的!
通过这次故障处理,我们总结出以下几点经验:
1. 出现问题时不能急于下结论,应采取必要的监视或鉴定方法来确定问题。
2. 对于多种故障重叠的情况,需要静下心来逐个处理。
3. 出现故障时要多思考,多查看图纸,了解现场实际情况,看与图纸是否存在差异。
虽然我们投入了大量的时间和精力,但在处理过程中,生产方坚持要生产,不允许停机,这对故障处理带来了很大的难度。每次处理问题的时间只有不到五分钟,并且还需要耐心等待漫长的停机机会,这对电气人员来说无疑是一种严峻的考验。
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