工业控制中软启动器故障分析处理原则

工业控制中软启动器故障分析处理原则
一般电动机的控制装置采用接触器直接启停的方式，是因为它控制方式简单、经济，但是它对系统的冲击大，控制元件易于损坏，维护工作量大。近年来，随着计算机控制技术的日趋成熟，采用双向可控硅为主回路的智能化新型控制器软启动器已经普遍应用于该领域。这不仅是因为它对系统冲击小、保护功能比较完善、不易损坏控制元件，而且它比变频控制器经济。但是在使用过程中，如果不了解它的控制原理和控制方式以及所连接负载的运行工况，出现故障时可能会分析不全面，造成不必要的经济损失。某电厂的大型露天设备斗轮堆取料机上的斗轮电动机采用软启动器(型号：150-A180NBD)进行控制，现对由此在启动和运行过程中可能发生的故障进行分析并提出处理原则。

1、启动前故障现象及原因分析

1.1故障现象

转动启动按钮，斗轮在规定的延时没有启动(启动稀油泵延时2 min斗轮启动，以保证斗轮减速机能得到充分润滑)。故障指示：LINE(线路)、START(启动)、STALL(失速)、TEMP(温度)中1个或多个故障指示灯亮。

1.2故障分析

1.2.1控制电源故障

判断故障时，首先查看控制电压状态指示灯是否正常，如果控制电源消失，应检查控制电源供电回路。控制电源恢复后没有故障指示可再启动一次。

1.2.2启动故障

启动故障指示的原因可能是：门电路开路应检查电阻，必要时更换电源电极;或者是门导线松动可加以紧固。

1.2.3失速故障

失速故障指示的原因有:

(1) 电动机转动部分卡涩、连接负载机械部分卡涩或者过载严重。因为该厂的斗轮堆取料机属于露天设备，冬季寒冷，最低温度可达-19℃，导致稀油泵供油不畅，对减速机高速齿轮润滑不良，引起启动力矩过大，软启动器保护动作，解决的方法是冬季选用150号工业齿轮油，经常检查油质、油位，保证供油畅通。另外也可能存在斗轮过载严重的现象，如斗轮吃煤过深或者被煤埋住，斗轮根本无法启动;

(2) 失速功能选取不当，如果不选用此功能则该软启动器的3号双列开关应置OFF位;

(3) 软启动器控制组件的问题，应检查软启动器本身。

1.2.4 温度故障

温度故障指示的原因有：

(1) 软启动器通风堵塞或者风扇故障，因为软启动器采用可控硅进行控制，存在发热的问题，正常运行温度必须在0～50℃之间，保证可靠的通风，及时排除可控硅工作时散发的热量;

(2) 环境温度过高、过低或者电动机启动瞬间过载严重，引起温度保护动作。这是因为在软启动器内部采用内热敏电阻监视可控硅整流的温度，当达到电源极的最大额定温度时，将关闭可控硅整流器，门信号关闭，软启动器停止工作。如果环境温度过高加上启动瞬间存在负荷过载，整流器温度会急剧升高，引起保护跳闸，因此应该尽量降低它的环境温度。如果环境温度过低，在-10℃以下，稀油泵对斗轮的润滑不良，启动力矩很大，同样也会引起温度故障，导致软启动器不能工作。在解决温度故障时必须从环境温度和所连接负载的工况两方面考虑，如果机械部分存在过载，可控硅整流器也会在瞬间过热严重，无法启动。

1.2.5 线路故障

线路故障指示的原因可能有：

(1) 动力电源供电消失或者熔断器熔断;

(2) 供电电源三相不平衡或者与电动机连接的三相电源线松动或者电动机故障;

(3) 软启动器本身故障，如：控制组件故障或者门电阻器开路。

在实际生产过程中多数是失速和温度故障，软启动器本身出现的问题很少。

2、启动后出现故障

2.1故障现象

斗轮启动后，电流表指针在0到最大值之间来回摆动。故障指示：STALL、TEMP中1个或2个。

2.2故障分析

根据软启动器的参数设定，该软启动器采用斜坡电压软启动控制，电动机电压先上升到一个初始力矩值，此值可以锁定转子力矩在50%～90%的范围内进行调整，电动机在速度斜升期间电压逐渐增加，直至额定电压，斜升时间可在2～30 s的范围调整。与全电压启动比较，电动机可以在较低的启动电流下更加平稳地启动，它可以降低启动电流，避免电源中的压降和电压的骤降，可以平滑启动，保护设备，延长机械部件的使用寿命。这里需要注意的是：初始电压值的设定要适当，如果设定过高会造成机械冲击和启动电流太大;设定太低会导致电动机的启动时间太长。在该软启动器中采用了出厂设定值7，即转子力矩的70%。出现电流异常摆动的原因是软启动器已经输出，但是启动的力矩超出了设定的范围，同时存在启动过电流保护动作，引起可控硅停止工作，然而启动信号一直保持，结果故障自行复位后又再启动，这样就会从0到最大值摆动，最终导致STALL或者TEMP保护动作。动作机理与前面分析相同。

3、斗轮在正常运行中出现停顿或者停转

3.1故障现象

斗轮在正常运转平稳后，经过一段时间出现了偶尔停顿或完全停转的情况。故障指示：LINE、START、STALL和TEMP 4个中的1个或多个。

3.2故障分析

线路和启动故障原因都属于电气和软启动器的问题，可如上所述逐一排除;对运行中发生的线路和温度故障，则有可能是如下原因：

(1) 线路故障基本上是机械部分引起，可能是个别零件损坏导致机械卡阻引起保护动作，也可能是运行操作过程中斗轮突然被埋住或吃煤太多，瞬间又减小，于是出现停顿或者不转的情况;

(2) 温度故障的原因是软启动器没有旁路功能，运行时间过长或者环境温度突变都可能造成，可以等待自然冷却或外部强制冷却后再启动。

4、总 结

对于采用软启动器进行控制的电动机，必须充分了解连接负载的运行情况，不能单一考虑电气方面的原因，该厂的斗轮设备运行环境差，冬季换用150号的工业齿轮油并加装保温设施，夏季更换220号的工业齿轮油，减少了机械方面的故障。在安装软启动器的电气室加装空调和电加热器保证它的环境温度在适宜的范围。另外在运行操作上要有防范措施，比如，在冬季夜间作业气温变化大，应适时空载运行斗轮，防止油的粘稠度过大，启动困难。对启动时存在力矩较大的设备，在控制方式上要进行调整，如增加启动突跳功能，合理调整突跳时间。在生产过程中，只要我们采用科学的方法，从软启动器故障指示入手，从机械传动、电气控制、环境条件、运行操作、控制方式、控制原理多方面考虑可能出现的原因，就能顺利解决各种问题，保证设备的健康稳定运行。