垃圾吊常見電氣故障及對策

邵 彬

（重慶市萬州區三峰環保發電有限公司，重慶 404000）

0 引言

垃圾吊是垃圾焚燒發電廠的關鍵設備之一，其主要功能對垃圾儲坑內垃圾起到傳料、堆垛、稱重和投料的作用[1]。垃圾吊電氣設備為垃圾吊正常運行提供驅動和控制的核心設備，垃圾吊的正常運行，關系著垃圾焚燒發電廠的正常穩定運行。以重慶市萬州區垃圾焚燒發電廠垃圾吊的運行情況為基礎，對常見的兩種電氣故障進行分析。

1 垃圾吊運行現狀

萬州區垃圾焚燒發電廠日處理生活垃圾800 t，安裝有2臺爐排焚燒爐，配置有2臺6.3 m3垃圾吊，液壓抓斗采用閥控抓斗開閉。垃圾吊在垃圾發電廠使用較為頻繁，導致其控制及過流部件切換頻繁，每日連續使用時間超20 h。其次因垃圾吊安裝在垃圾坑內，工作環境較差，垃圾經過發酵產生硫化氫等酸性氣體容易對電氣設備銅制器件造成腐蝕，導致電氣故障頻繁。

2 抓斗開閉故障分析及對策

液壓式閥制抓斗主要由抓瓣、油泵、油泵電機、液壓缸、油箱、油路電磁閥等構成，當需要抓料或者放料時，主電路接通油泵電機，將液壓油通過電磁閥控制進入液壓缸使抓瓣動作，從而操作抓瓣分合。抓斗開閉不動作，由液壓抓斗電路原理（圖1）可分析出，油泵電機不運行，控制電磁閥不動作。經過近幾年的運行，經常發生的電氣故障主要有以下3個：

圖1 液壓抓斗電路

（1）控制室至垃圾吊本體之間轉接箱電纜接觸不良。垃圾吊本體距離控制室距離較遠，中間設置有多個轉接箱，受酸性氣體的影響，電纜接頭處容易氧化使接觸電阻增大，或因接頭松動導致接觸不良，可能會引起主電機缺相或者控制電磁閥不動作。

解決方法：對各個轉接箱內接線鼻重新掛錫，緊固，并列入定期工作，定期進行緊固。

（2）起升導電滑環故障。垃圾吊起升電機主要通過導電滑環連接，導電滑環的作用是實現設備運轉部分和固定部分的動力、信號傳輸。由于是轉動時的傳輸，所以滑環的基本結構是由一個轉動的轉子和一個固定的定子組成，一端轉子一端定子滑環。定子和轉子之間由滑刷連通，滑刷與轉子的接觸點通過定子的彈性材料—彈簧給到的壓力保持[2]。

垃圾吊一般采用常規滑環（圖2），其由轉子滑環、刷架、滑刷等構成，結構簡單。在高溫環境以及長期使用時，滑刷彈簧就會失去彈性或者彈性降低，導致接觸不良，滑環工作狀態進一步惡化，循環產生電弧，引起相間短路。其次，導電部分主要是碳刷，運行中碳刷因為摩擦磨損會掉碳粉，若未及時清理容易堆積碳粉，也會導致相間短路燒毀滑環，一旦短路必須更換導電滑環總成，其可靠性非常差。因此需要經常對導電滑環進行檢查，定期對碳刷積粉進行清理，維護量大，一個導電滑環總成需4000～5000元，更換成本高，加上垃圾坑內有甲烷、硫化氫、一氧化碳等易燃、易爆和有毒氣體，長期進入維護狀態存在較大安全風險。

圖2 常規導電滑環結構及燒毀的轉子滑環

解決方法：①更換新型轉子法蘭導電滑環，新型滑環安裝如圖3所示，新型滑環結構如圖4所示，新導電滑環為免維護不可拆卸，內部觸頭采用貴金屬，接觸電阻低，基本無發熱現象；②降低了維護量，使用周期增長，一個滑環約能使用1～2年。新型滑環價格稍高，但整體維護費用偏低，同時極大的降低了維護勞動強度；③運行可靠性高，新型滑環為密封設計，防水等級能夠達到IP68，基本能杜絕腐蝕氣體進入滑環內部對運行造成影響的可能。

圖3 新型滑環

圖4 新型滑環結構

（3）抓斗電纜斷芯。原起升電纜采用YC橡套電纜，橡套是由多股的細銅絲為導體、外包橡膠絕緣和橡膠護套的一種柔軟可移動的電纜品種[3]。但其抗拉性較差，特別是垃圾坑內垃圾成分較為復雜，在操作可能有硬質垃圾破壞電纜絕緣層而短路，抓斗電纜在垃圾吊起升操作中，容易發生屈伸疲勞，線芯斷裂，甚至也有因操作不當導致電纜受到嚴重拉升線芯拉斷的情況發生。輕者引起抓斗無法閉合，重者引起抓斗電機缺相運行，導致電機燒毀。原電纜使用壽命極短，1～2個月就需要更換一次。

解決方法：更換聚氨酯材質外護套柔性專用起重機電纜，目前更換一次電纜可使用7～8個月，大大延長電纜的使用壽命，降低了維護費用。

3 起升變頻器故障分析及對策

起升電機采用鼠籠式變頻調速三相異步電機，額定功率110 kW，電機通過ABB ACS800型變頻器調速控制，配置有制動電阻。變頻器控制抓斗的起升，當變頻器發生故障后，可能會導致變頻器常見故障有兩種：

（1）變頻器“2340”SHORT CIRC故障。自投運后經歷過3次該類故障，只要操作起升電機，變頻器就會報“2340”故障，即檢測到短路故障或輸出電流過大，電機不動作。出現該故障有3種可能：①電機電纜或者電機短路；②逆變器單元的輸出橋故障；③檢測模塊故障。從使用情況看，電機電纜和電機短路、檢測模塊故障概率都較小，變頻器投運后測得直流母線電壓正常，判斷可能是逆變器單元輸出橋IGBT故障，只有通過更換IGBT逆變單元消除故障。通過測量，三次故障中，兩次為A相擊穿，一次C相擊穿，并無規律可循。

解決方法：①加強對變頻器內部散熱器的吹灰，保證IGBT模塊散熱良好；②在變頻器輸出側加裝輸出電抗器，用以補償電機長電纜運行時的耦合電容的充放電影響[4]，避免變頻器過流，從而防止IGBT單元擊穿的問題。

（2）抓斗溜鉤故障。抓斗溜鉤是在垃圾吊的起升機構停止工作制動后，抓斗的慣性行程過大或發生下滑[5]。溜鉤屬于垃圾吊較為嚴重的事故。溜鉤分為兩種情況：①機械故障引起的溜鉤；②電氣原因的溜鉤。接下來只針對第二種溜鉤進行分析。

電氣引起抓斗溜鉤主要原因是變頻器抱閘輸出邏輯故障，ACS800型變頻器針對起升功能采用專用的提升機宏控制軟件N652，其原理為：當變頻器操作起升或者下降時，首先向電機注入反向電流，產生相反的電磁力矩，保持重物靜止，再發出抱閘開啟信號打開抱閘；當變頻器停止時抱閘抱死，防止溜鉤事故發生。一旦變頻器程序紊亂或者參數異常，變頻器將不會提前向電機輸入反向電流，無法提供反向力矩，一旦開啟抱閘就會出現溜鉤的現象。

解決方法：核對變頻器內置電機參數，程序選擇是否為N652，并做電機辨識，盡可能做動態辨識，因要求不得帶負載，應將抓斗放置在地面，提前多放下鋼絲繩，同時打開抱閘，辨識完后即可。

針對起升變頻器故障，還可以通過增加起升備用變頻器切換柜（圖5）的方案，設置切換把手和切換開關，分別控制一次和二次回路，為2臺垃圾吊起升變頻器起到備用作用。因起升變頻器體積較大，且較重，更換過程中費時費力，因此增設起升備用變頻器切換柜能夠在2臺垃圾吊起升變頻器當故障時，能快速方便的將備用變頻器投入使用保證生產正常進行。

圖5 起升備用變頻器切換柜原理

4 結束語

垃圾吊日常使用頻繁，且在垃圾焚燒發電廠中角色重要，一旦出現故障將會影響正常投料，嚴重時會導致停爐事故。列出垃圾吊電氣故障中的常見故障的解決方法，通過多年的實踐應用和檢驗，方法可行有效，既提高垃圾吊的運行可靠性，又降低維護量和維護費用，同時對其他類似項目故障的處理和對策也具有較好的借鑒意義。