諧波測(cè)試法在煤礦提升機(jī)罐籠振動(dòng)故障診斷中的應(yīng)用

王丹蕾　孫彥景　李德臣

摘要：紅慶梁煤礦副立井大罐籠提升系統(tǒng)在提升和下放過(guò)程中，當(dāng)罐籠速度為2.5～4m/s時(shí)出現(xiàn)聲音較大的異響和振動(dòng)。為了查明原因，對(duì)紅慶梁煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)的諧波進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析電控系統(tǒng)諧波是提升機(jī)罐籠在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)的根源，為全面分析煤礦提升系統(tǒng)罐籠振動(dòng)的故障診斷提供了比較簡(jiǎn)便的解決方法。

關(guān)鍵詞：副立井罐籠；變頻器；測(cè)試方法；諧波；故障診斷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TD53 文章編號(hào)：1009-2374（2017）01-0155-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.075

紅慶梁煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市達(dá)拉特旗境內(nèi)，屬于新建礦井，是國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)批復(fù)的“內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯塔然高勒礦區(qū)總體規(guī)劃”中的5個(gè)井田之一，該井田規(guī)劃面積140.76平方公里，礦井煤炭總資源量為131255萬(wàn)噸。礦井生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)為6Mt/a，抗震烈度最大為7度，服務(wù)年限96年。副井2016年4月開(kāi)始運(yùn)行，擔(dān)負(fù)全礦矸石與人員、材料和大件設(shè)備等的升降任務(wù)。副立井大罐籠提升系統(tǒng)在調(diào)試運(yùn)行初期出現(xiàn)下列情況：在提升和下放過(guò)程中，當(dāng)罐籠速度約為2.5～4m/s時(shí)大罐籠會(huì)出現(xiàn)聲音較大的異響和振動(dòng)。為查明原因和真實(shí)全面地掌握變頻器運(yùn)行狀況，對(duì)副井（電控系統(tǒng)）10kV配電室和變頻器室內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，分析變頻器對(duì)副井提升機(jī)電動(dòng)機(jī)的影響以及變頻器對(duì)電網(wǎng)的影響。

1 測(cè)量方案

研究確定主要測(cè)試內(nèi)容為副井提升機(jī)10kV配電室的I段進(jìn)線、整流變壓器的輸入，勵(lì)磁變壓器的輸入，變頻柜的輸入，變頻柜的輸出。測(cè)試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549-93），測(cè)試儀器選用HIOKI3196電能質(zhì)量測(cè)試儀、TEKTRONIX示波器、CWT 30B羅氏線圈、HVP-15HF高壓探頭，測(cè)試環(huán)境為常溫，一般在變電站主控室或開(kāi)關(guān)室內(nèi)進(jìn)行。

副井提升機(jī)10kV配電室的諧波測(cè)試點(diǎn)布置示意如圖1，圖中“●”位置為測(cè)試點(diǎn)。諧波測(cè)試內(nèi)容：電壓總諧波畸變率UTHD、各次諧波電壓Uh、各次諧波電流Ih。

2 測(cè)量方法

諧波測(cè)量方法采用測(cè)試點(diǎn)測(cè)試接線法。

測(cè)試步驟為確定測(cè)試點(diǎn)、溝通測(cè)試方法、準(zhǔn)備儀器電源、測(cè)試儀器接線、分點(diǎn)測(cè)試、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理分析，給出測(cè)試報(bào)告。

2.1 測(cè)試點(diǎn)接線法

2.1.1 I段進(jìn)線測(cè)試接線。I段進(jìn)線測(cè)試接線如圖2所示：

將供電系統(tǒng)的A、B、C三相交流電壓的PT二次側(cè)，分別接入到本測(cè)試分析儀交流的電壓輸入通道端子4、5、6中。將A、B、C三相交流電流的CT二次側(cè)，分別通過(guò)鉗型電流互感器接入到本測(cè)試分析儀的交流電流輸入通道端子1、2、3中，其輸入次序應(yīng)與三相交流電壓的輸入保持對(duì)應(yīng)，并嚴(yán)格按A、B、C相序接入。電能質(zhì)量分析儀的GND端子接地。

2.1.2 整流變壓器測(cè)試點(diǎn)測(cè)試接線。整流變壓器測(cè)試點(diǎn)測(cè)試接線如圖3所示：

將供電系統(tǒng)的A、B、C三相交流電壓的PT二次側(cè)，分別接入到本測(cè)試分析儀交流的電壓輸入通道端子1、2、3中。將A、B、C三相交流電流的CT二次側(cè)，分別通過(guò)鉗型電流互感器接入到本測(cè)試分析儀的交流電流輸入通道端子4、5、6中，其輸入次序應(yīng)與三相交流電壓的輸入保持對(duì)應(yīng)，并嚴(yán)格按A、B、C相序接入。電能質(zhì)量分析儀的GND端子接地。

2.1.3 變頻器輸入側(cè)測(cè)試接線。變頻器輸入側(cè)測(cè)試接線如圖4所示：

采用1000/1的高壓衰減探頭接入示波器，探頭的另一端接地，測(cè)量電壓波形。采用1A/1mV的羅氏線圈接入示波器，測(cè)量電流波形。示波器應(yīng)可靠接地。

2.1.4 變頻器輸出側(cè)測(cè)試接線。變頻器輸出側(cè)測(cè)試接線如圖5所示：

采用1000/1的高壓衰減探頭接入示波器，探頭的另一端接地，測(cè)量電壓波形。采用1A/1mV的羅氏線圈接入示波器，測(cè)量電流波形。示波器應(yīng)可靠接地。

2.2 罐籠在不同提升速度的振動(dòng)測(cè)試

測(cè)試時(shí)間：為一個(gè)副井提升機(jī)的工作周期。對(duì)罐籠的提升速度分別為2m/s、2.8m/s、5m/s等典型的速度進(jìn)行測(cè)試，其中2.8m時(shí)振動(dòng)最為劇烈，應(yīng)重點(diǎn)測(cè)試。

2.3 測(cè)試安全措施

安全措施：工作票，按照變電所的要求，進(jìn)行測(cè)試前開(kāi)工作票。監(jiān)護(hù)、測(cè)試過(guò)程中應(yīng)有一名技術(shù)人員陪同，配合進(jìn)行測(cè)試中需要的相應(yīng)的操作。

測(cè)試注意事項(xiàng)如下：

極性：接入電能質(zhì)量分析儀的電壓通道和電流通道的端子的順序應(yīng)分別與三相交流電的A、B、C的相序一致。接入電能質(zhì)量分析儀的各相電壓通道和電流通道的極性應(yīng)一致。

接地：電能質(zhì)量分析儀的接地端子應(yīng)可靠接地。

變比：注意設(shè)置記錄各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的PT和CT的變比。

接線：PT二次側(cè)不能短路，CT二次側(cè)不能開(kāi)路。

2.4 測(cè)試儀器選擇

本次測(cè)試采用HIOKI3196電能質(zhì)量測(cè)試儀器。儀器可用于24小時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)及短期現(xiàn)場(chǎng)查看具體電能質(zhì)量情況。測(cè)試時(shí)采用連續(xù)記錄與超標(biāo)事件記錄兩種方式，連續(xù)記錄時(shí)間間隔為1秒，事件記錄采用閥值觸發(fā)方式。

3 測(cè)量結(jié)果

3.1 測(cè)試結(jié)果

3.2 測(cè)試結(jié)論

由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)可知，罐籠在2m/s、2.8m/s、5m/s速度時(shí)，變頻器輸入側(cè)、輸出測(cè)的電壓波形為PWM波；變頻器輸出的電流波形紋波較嚴(yán)重，開(kāi)關(guān)頻率次的諧波最為嚴(yán)重。

副井變電所進(jìn)線一、整流柜、勵(lì)磁柜諧波電壓畸變率超標(biāo)，電壓總畸變率超標(biāo)（超出國(guó)標(biāo)值為4.00%）；諧波電流超標(biāo)，其中，進(jìn)線一第29次諧波電流過(guò)大，且29次諧波電流值保持恒定，不隨負(fù)荷的變化而變化。當(dāng)關(guān)掉變頻器，29次諧波電流消失，電網(wǎng)電壓波形得到明顯改善。通過(guò)調(diào)整變頻器運(yùn)行對(duì)29次諧波進(jìn)行抑制，罐籠震動(dòng)現(xiàn)象消失。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)紅慶梁煤礦副井10kV配電室和變頻器諧波的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，采用諧波測(cè)試法能夠快速有效得出故障診斷結(jié)論，便于全面掌握煤礦提升系統(tǒng)運(yùn)行狀況，為提升系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛的借鑒與推廣應(yīng)用價(jià)值。

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諧波（GB/T 14549-93）[S].

作者簡(jiǎn)介：王丹蕾（1993-），女，江蘇徐州人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院工程碩士，研究方向：故障診斷。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）