重型冶金起重設備的改造

袁春峰，王慧臣

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424)

1 引言

貴冶于2007年引進了科尼公司設計制造的85/40t銅包吊運重型冶金起重行車。該冶金設備［1］的驅動控制采用科尼公司的DynaVectorⅡ系列起重機專用變頻控制器，大車、小車及主副卷均配置了變頻器加以驅動。在實際運行中由于主卷設計功率不足，運行環境中的煙氣、高溫對設備的影響嚴重，造成了經常報警、停運等故障。由于該行車主要承擔著吊運銅包熔融金屬的工作，作為關鍵設備，其故障停機直接影響了整個工藝流程，更為嚴重的是其故障停機時間較長可能會造成整個生產線的停機。為了保證整個工藝流程的可持續性、提高行車運行的可靠性、檢修的便利性，技術人員在生產過程對該行車進行了改造，將主卷變頻器的配置由75kw改為90kw，主副卷驅動電機由F級改為H級電機，并對電氣室進行改造，解決了設備設計不足的問題。

2 設計論證和改造方案

2007年8月科尼公司兩臺起重吊車投入使用以來，頻繁出現變頻器故障、吊車停運等問題。初步判斷變頻器頻繁故障的根源是變頻器長期過負荷工作，運行過程中出現大量的過電流報警，而吊車停運的根本問題是空氣中的灰塵和腐蝕性酸進入電氣室并導致驅動和其他電器組件故障。根據行車的使用狀況，針對性對環境和設計缺陷［2］進行了技術論證。

2.1 環境監測

表1 電氣室溫度濕度比較

對電氣室溫度和濕度的測量的目的是找出和確認內部的溫度和濕度對電氣元器件運行造成的影響。

表2 ISA GX電氣環境標準表

監測期間為了測量現場的工作環境，安裝了Purafil Onguard3000環境采集處理系統來測量電氣室環境條件。該系統會對采集的銀銅腐蝕、酸腐蝕、溫度和濕度等數據預處理。電氣室空氣監測報告顯示現場環境條件不符合ISA GX標準。通常如果濕度很低，空氣中的二氧化硫，銅腐蝕不太造成腐蝕的現象，但是電氣室溫度濕度監測顯示超過了允許值，空氣中的高溫煙氣、粉塵和酸對電器元器件的腐蝕是顯而易見的，腐蝕跡象從電氣室也可以明顯看到，如接地銅線、電纜端子，安裝板，所有傳動部件、電纜等。ISA GX標準分類定義根據腐蝕狀況要求相關電氣工作環境安裝功能齊全的空氣化學過濾設備，在這種環境下化學過濾是必須強制性安裝的。沒有化學過濾所有電氣設備 (接觸器、斷路器、驅動器、PLC等等)工作壽命非常短。此外，電氣室特種空調正常工作保證溫度濕度在允許范圍也是非常必要的。

2.2 電能分析

電能檢測［3］是為了檢測是否存在任何導致設備異常的電源問題。高或低電壓水平，電壓下降，浪涌，中斷或瞬變，諧波失真或不平衡的三相系統等電能都會嚴重影響設備的運行。為此，對行車的電能狀況進行了詳盡和專業的監測。測量設備是Fluke435電能質量分析儀和Flukei430flex電流檢測儀。

圖1 電壓頻率監控

圖2 相電壓和電流波形

表3 電源監視測量

表4 電源波動測量

測量的結果中可以看到:有輕微的電壓降，但水平在可接受的水平。電壓波形和峰值系數是相當不錯的。沒有比如電壓下降，浪涌和瞬斷和諧波干擾等異常狀況發生。電源測量結果顯示電能沒有任何異常。

2.3 變頻器與電機

變頻器［4］故障包括風扇電源板故障(F32)、IGBT故障和整流器等故障。將風扇電源板發送到供應商芬蘭總部進行了深度的專業分析，結果顯示該風扇電源板防護等級不滿足現場的運行條件。分析IGBT故障過程中對主起重變頻器IGBT在60t負載下運行狀況進行跟蹤監測。

圖3 變頻器60t負載監測

在向上提升的負載測試中電流約91.4A，而設計標準中這種情況下的電流應為60A，電流明顯超過了變頻器在60t負載下的標準電流。

行車額定負載是85/40t，其中主起重負載85t，輔助起重為40t。行車上安裝了超載檢測和保護，不可能進行超載作業，但是變頻器內部顯示大量的F1過電流故障歷史記錄。過電流意味著變頻器暫時超載額定電流的4倍。變頻器內部也顯示很多F31和F41等IGBT溫度過高故障，這些故障通常是由于短期超載造成的。

起重電動機［5］絕緣等級新規范要求所有主要起重電機采用最新H等級取代F等級。由于設備訂購時間的關系，行車起重電機仍采用的F絕緣等級。起重電動機故障根本原因電動機繞組燒壞，這與相應變頻器的過電流故障的時間是相吻合的，過電流會導致電動機溫度急劇上升過熱燒壞。

3 改造方案

與供應商的外方專家共同對現場環境、電能、變頻器和電機等運行狀況的跟蹤監測，達成一致結論認為設計不滿足工況是造成故障頻繁的根本原因，并制定和實施了改造方案。

(1)主起重變頻器［6］設計功率較小，使得變頻器在運行過程中出現大量的過電流報警，導致變頻器故障頻發，此外變頻器風扇驅動板防護等級低，不滿足現場環境也造成風機故障，變頻器不能正常工作，采用90kw變頻器替代原75kw變頻器，并選用IP等級55風扇驅動板后，變頻器故障下降明顯，運行穩定。

(2)通過增加化學過濾裝置，優化設備工作環境，減少空氣中的灰塵和腐蝕性酸進入電氣室，從而保證變頻器和其他電器組件運行正常。

(3)供應商用最短的時間將H級電機替換所有F級電機，以滿足起重電動機絕緣等級新規范，防止電動機過熱燒壞。

4 結束語

貴冶熔煉85t行車由芬蘭科尼起重公司成套引進，主要負責生產線上冰銅、渣、冷料等轉運，是閃速爐、轉爐、陽極爐和卡爾多爐之間的運輸紐帶。試運行過程中，行車故障頻發，使生產陷入被動，嚴重制約了生產。為此通過專業的措施論證了設計上不足并予以改造，解決生產實踐中的問題，為設備改造提供了有力的技術支持。

［1］于德錄，邵玲.冶金設備安裝項目質量控制分析［J］.冶金設備，2009(04):62-64.

［2］齊文杰，李盛濤.電氣設備絕緣系統的環境友好設計探討［A］.電工理論與新技術學術年會論文集［C］，2005:345-347.

［3］李前.數字電能計量系統現場檢定技術研究［J］.電測與儀表，2010(10):25-27.

［4］王小明，盧志強.起重機變頻調速控制技術［J］.機械工程與自動化，2009(05):86.

［5］徐鋒，楊彥青，金珍珍.橋式起重機提升機構電力拖動變頻調速技術改造［J］.電氣開關，2007(01):41-43.

［6］張衛峰.起重機變頻調速控制系統的設計與研究［J］.科技創新導報，2012(25):68.