起重設備電機啟動時變頻器跳閘故障分析

黃世超，羅 勇

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川成都 615000)

0 引言

起重設備的各機構運行時對平穩度有極高要求，必須實現平滑啟動、停止，避免劇烈沖擊現象。考慮到設備的可靠運行要求，起重設備采用變頻器控制電動機啟動方式運行。其行走機構通常為4臺電動機構成，為避免電機不同步造成起重設備偏斜啃軌，一般采用一臺變頻器控制兩臺對角方向電動機的“一托二”運行方式。為避免起升機構電機故障造成鋼絲繩受力不均造成脫鉤或鋼絲繩斷裂故障，一般采用一臺變頻器控制一臺電動機的“一托一”方式。

某電廠的主廠房橋機大車行走機構主要組成包括：變頻器、電動機、制動器、變速箱、行走輪、測速編碼器、計程輪。控制方式為，1#大車行走變頻器控制1#、4#行走電機，2#大車行走變頻器控制2#、3#行走電機。電動機通過變速箱帶動行走輪轉動，測速編碼器將各電動機轉速反饋至變頻器，計程輪將行走距離通過信號線傳輸至顯示器并顯示出當前的位置。當測速編碼器檢測到電機速度不一致時，變頻器改變輸出轉矩來調節電機速度，確保4臺電動機轉速一致。當橋機停止行走時，變頻器停止工作，電動機失去動力，同時制動器動作，將電動機卡死，避免橋機滑動。

1 故障現象

將2#大車行走變頻器出線負荷拆除并標記相序后，橋機行走系統啟動時，檢查發現1#大車行走變頻器輸出轉矩帶動1#、4#行走電機轉動，變頻器上電流顯示約120 A，數據正常。

按原有標記將2#大車行走變頻器出線回裝并緊固，再將1#大車行走變頻器出線負荷拆除并標記相序后，橋機行走系統啟動時，檢查發現2#大車行走變頻器輸出轉矩帶動2#、3#行走電機轉動，變頻器報“電流超限”故障，變頻器停止工作。

按原有標記將1#大車行走變頻器出線回裝并緊固，再將2#大車行走變頻器的2#行走電機電源線回裝并緊固后，橋機行走系統啟動時，檢查發現2#大車行走變頻器上啟動電流最大顯示約98A，無故障報警。

按原有標記將1#大車行走變頻器出線回裝并緊固，將2#大車行走變頻器的2#行走電機電源線拆除再將3#行走電機電源線回裝并緊固后，橋機行走系統啟動時，檢查發現2#大車行走變頻器上啟動電流最大顯示約85 A，無故障報警。

按原有標記將1#、2#大車行走變頻器出線回裝并緊固，橋機行走系統啟動時，檢查發現1#大車行走變頻器上電流顯示約115 A，2#大車行走變頻器報“電流超限”故障，2#大車行走變頻器停止工作。

2 故障分析

由故障現象分析可知，2#大車行走變頻器同時啟動2#、3#大車行走電機時會造成“電流超限”故障。結合變頻器說明書和現場設備運行狀態，分析故障原因可能是：變頻器參數設置不匹配；電機啟動時，設備內部存在堵轉現象；電機啟動時，制動器未完全打開；電機相序接反導致被逆向拖動；電機與減速箱的軸承偏心，導致啟動電流異常偏大。

依據故障現象，2#大車行走變頻器在不同的負荷下顯示數據不一致。初步排除了變頻器內部元件損壞的可能性。為避免故障原因排查不徹底，計劃按順序逐個檢查各組成設備的運行狀態，確保所有設備均處于正常工作狀態。

2．1 變頻器參數復核

使用變頻器操作面板檢查并記錄2#大車行走變頻器參數，并與1#大車行走變頻器參數進行對比。檢查發現2#大車行走變頻器電流超限設定值為190 A，1#大車行走變頻器設定值為170 A。不存在設定值偏小的情況[1]。

2．2 制動器檢查

啟動變頻器時，現場檢查2#、3#電機制動器開啟到位，無開啟失敗故障。檢查2#、3#電機運行時無明顯異音，電機轉動無卡澀現象。多次啟停均無異常[2]。排除制動器開啟不到位造成電機轉動卡澀的可能性。

2．3 相序檢查及電流測量

打開2#、3#大車行走電機電源接線盒，檢查電源線接線相序一致。在2#變頻器處，按電源線接線相序顏色將同色的接至同一接線柱。啟動大車右行功能，檢查2#、3#電機右行正常。電機相序正確。

使用鉗型電流表測量發現，2#電機運行電流為80 A，啟動時最大電流為95 A；3#電機運行電流為70 A，啟動時最大電流為80 A。對比可知，2#電機啟動電流和運行電流均高于3#電機，可能存在軸承偏心等異常現象。

2．4 軸承同心度檢查

打開電機、減速器的連接軸承密封蓋，使用千分表檢查電機軸承、減速器軸承的連軸部分同心度。發現兩根軸承不完全同心，其中水平方向基本一致，豎直方向偏差約3 mm，電動機軸承比減速器軸承略低。

依據現場設備連接情況可知，減速器部分由多個齒輪機構拼裝而成，當其中一個齒輪的中心位置變動時會造成所有齒輪的位置變化，調整難度極大。電動機部分構成簡單，且電動機安裝于基礎底座上，必要時可對底座高度進行適當調整。經現場討論，決定對電動機進行位置調整，實現電機軸承和減速器軸承同心。

使用水平儀檢測電動機各方向水平度，檢查發現電動機各方向水平度一致，確認電動機本體無傾斜，需要對電動機4個支撐點增加相等高度的墊片。

使用厚度約3 mm的螺栓平墊加裝在電動機4個基礎座上，測量電動機水平面各向無傾斜。將電機固定牢固后，啟動2#電機，測量2#電機啟動電流為85 A，運行電流為75 A。啟動電流和運行電流明顯下降，判斷軸承輕微偏心為電流異常原因之一。

3 試運行

將2#、3#大車行走電動機電源線按標記的相序接至2#大車行走變頻器出線端子上并緊固。啟動大車右行功能，測量發現2#電機啟動電流為82 A，3#電機啟動電流為83 A；變頻器上顯示電流為170 A。變頻器運行一段時間后報“電流超限”故障，停運。

由于變頻器啟動時未出現“電流超限”故障，運行一段時間后出現“電流超限”故障，且故障前電流未出現突變，判斷為變頻器內部固定參數存在設置不合理的可能性，導致在運行期間誤報“電流超限”故障[3]。

將1#大車行走變頻器參數復制到2#大車變頻器內。刷新后，重新啟動大車行走功能，多次試運行正常，啟動電流約155 A。判斷故障已徹底消除。

對比發現，2#大車行走變頻器啟動電流及運行電流相對1#大車行走變頻器均偏高，判斷2#、3#大車行走電機的減速器機構可能存在一定程度的卡澀，因減速機構結構復雜，排查不易，且設備可以正常運行，未做進一步檢查、處理。

4 結語

負荷為電動機的變頻器出現“電流超限”故障，一般是由于實際負荷電流過大，超出電流保護設定值所致，少數是由于變頻器內部參數設置不配套導致，需要逐個排查。本次故障為電機軸承偏心造成實際電流過大且變頻器參數設置不合理導致。經過處理，消除了設備故障，確保了設備的安全可靠運行。

“電流超限”故障一般是由電流過大造成的，因此排查故障時需要使用電流表進行實際電流值測定。將表計測量值與變頻器顯示值比較，來判斷是否存在電流偏大的現象。因變頻器元件不便于檢測，通常先排查負荷端電流，確認負荷電流小于設定值時，再考慮變頻器內部故障可能性，最終完成故障消除工作。