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浅谈直流调速系统故障修理 |
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浅谈直流调速系统故障修理
2006河北理工大学机电一体化6级 郭铁军
随着现代科学技术的不断发展，尤其是电力电子学、电机学、计算机科学、自动控制理论的发展，直流电动机在生产过程中的起动和调速要求所采用的方法和设备都有了长足的发展。直流电动机调速系统的控制理论原理和控制装置的小型化、集成化、工作的稳定性都比以前有了极大的提高。由于其经济性能好，生产效率高，在电力拖动系统中处于越来越重要的地位。用直流调速系统装置驱动轧钢设备现已成为工厂的关键设备，一旦出现故障，将直接影响轧钢生产任务的完成。笔者结合自己这几年的实际工作，以西门子6RA24系列全数字化晶闸管直流调速装置为例浅谈一下直流调速系统装置故障处理和维修的一般方法。
西门子6RA24系列全数字化晶闸管直流调速装置具有结构紧凑、体积小的特点且接线方便。6RA24是三相、四象限、全数字化的直流驱动装置，其所具有的开环和闭环的控制功能——从斜坡函数发生器到触发装置——都由一个十六位的微处理器来实现。装置的操作只需在三个按键和数字显示屏的帮助下即可完成。转速给定以模拟量信号形式输入，转速实际值用脉冲编码器测速机反馈，形成速度闭环进行调速。用西门子S7-200型PLC可编程器进行控制各种开关连锁及操作。
1、直流调速系统装置故障处理和维修的方法
1.1直观法
通过故障发生时的各种光、声、味等异常现象，利用人的手、眼、耳、鼻等感官来寻找原因，认真观察系统的各个部分，将故障缩小到一定范围。
例如（一）：精轧机组中的活套电动机，轧钢时不动作，造成生产中卡钢故障，检查6RA24直流调速装置系统也无异常，观察故障现象发现活套的直流电动机也无异常，因此怀疑电动机与联轴器损坏，拆开发现由于减速机高速轴磨损严重造成滚键，更换新减速机后故障即可消除。
例如（二）：操作启动活套电动机不动作， 检查6RA24直流调速装置控制柜励磁电流表显示正常，电枢电流表显示为零，PLC各控制点显示正常，操作工反应启动时在电动机位置看到过打火现象发生，检查发现直流电动机的电枢电源线缆断，由于检修当中线缆砸断后造成接地，重新连接恢复正常。
1.2自诊断功能法
6RA24直流调速装置系统都设计有完美的自诊断程序的功能，随时监视系统的工作状态及整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即显示报警内容或用发光二极管指示故障的起因，然后结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。
例如（一）：卷取机主轴不动，经观察故障现象发现西门子6RA24直流调速装置显示屏显示F004报警，其报警内容为“缺相，主电路块熔断或控制电路电源被切断。”检查装置保险未损坏，装置前端主接触器上端电压正常，下端电压缺一相，拆开主接触器发现主接触器一触点接触不好造成电源缺相，更换主接触器后故障即可解除。再有一次卷取机电动机不转，6RA24直流调速装置显示屏显示F005报警，报警内容为励磁故障，检查发现励磁接触器触头接触不良，更换接触器后正常运转。
例如（二）：6RA24直流调速装置发生显示屏显示F042报警，检查速度反馈系统，检查发现测速机码盘联轴器松动，紧固联轴器的固定螺栓，故障及时排除。
1.3参数检查法
6RA24直流调速装置系统发现故障时应及时核对系统参数，系统参数的变化会直接影响到轧机的性能，甚至使轧机不能正常工作，出现故障。由于外界的因素或误操作等，都会引起参数的丢失或变化，通过核对参数，就能排除故障。
1.4互换法
所谓互换法就是在分析出故障大致范围的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到一定范围。
例如；2号立辊轧机，6RA24直流调速装置系统显示黑屏，经检查可能是由于电源板故障造成的，换上备用板后，显示屏显示数值运转正常。在备件板的更换中要注意以下问题：更换任何备件都必须在断电情况下进行，在更换备件板上一定要记录下原有的设定开关的设定状态，并将新板按同样的状态设定。
1.5假设法
在修理过程时，有不少故障是由于外部条件不满足，没有输入信号造成的，这时可以给它一个信号看工作是否正常，如果能正常工作，就可检查此信号缺失的原因。
例如:西门子6RA24系列全数字化晶闸管直流调速装置37号端子为使能信号，端子4、5为主给定信号，由于外部条件未满足，从而造成37号端子低电平状态，或是主给定信号没有传输到4、5号端子。用万用表测量端子电压检查，由此可以判断是直流调速装置故障还是外部条件未满足，从而确定诊断方向，提高维修效率。
1.6关键点的维修
根据轧机操作者对故障现象的描述，结合维修手册相关内容的解释与说明以及自己的维修工作经验的积累、故障经常发生的地方等要素来分析确定故障产生的原因，找到产生的原因，故障就迎刃而解了。
2、维修心得
2.1经验积累
在接到轧机现场出现故障要求排除的信息时，维修人员首先应要求操作者尽量保持现场系统故障原始状态，不做任何处理，这样有利于分析故障原因。同时还应仔细询问系统故障指示情况、故障表象及故障产生的前期情况，依此做出初步判断，以便确定现场处理所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。如果系统故障可以再现，应该观察故障发生的过程。把问题搞清楚，问题也就解决了一半。
根据已知的系统故障状况按上述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数系统故障是有指示的，所以一般情况下，对照轧机配套的6RA24直流调速装置系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。
对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这是维修人员对该装置系统熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。此外，不能随意修改系统参数，这样会降低轧机的精度，也有可能导致轧机无法工作。修理完后要尽量保持系统原来的标识，如有改动要在图纸上注明。
2.2预防维护
在完成修理的同时还要重视装置系统的预防性维护：
在轧钢生产厂的空气中一般都会有油雾、灰尘、金属粉末，一旦它们落在装置系统内的电路板或电子器件上，就容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板短路损坏。这时我们应定期检查装置系统上的各个冷却风扇，看工作是否正常。每半年或每季度检查一次过滤器是否有堵塞现象，若控制柜过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起装置系统内温度过高，影响系统的正常工作。
为了保证轧机机械部件的正常运行，减少机械磨损和机械部件磨损引起的直流装置系统故障，应定期对各润滑、液压、气压系统的过滤网进行清洗或更换；定期对液压系统进行油质化验检查和更换液压油；定期对气压系统的滤气器放水，发现异常，及时排除，这样可以增加轧机的平均无故障时间。
2.3节约费用
另外为了减少直流装置系统的平均修复时间，从备件的角度看，理论上应准备充足的备件，发现损坏的器件立即更换。但从资金和库存的角度说，准备所有的备件又不太可能。所以这就要求备件要有针对性，还要提高备件的准确性。要做到这一点，一方面要具有一定的经验，另一方面要加强维护检查工作，及时发现问题并准备备件。
2.4加强设备点检
维修人员应做好日常巡视和设备点检工作，经常与操作者进行交谈，了解轧机直流装置系统的运行情况，并可以及早发现一些故障的隐患，有问题及时处理，防止故障扩大，将故障消除在萌芽状态，减少平均修复时间。
在做好以上工作的同时维修人员还需经常学习，除了需要掌握必要的计算机技术、自控技术、PLC技术、电机拖动原理外，还要掌握一些液压技术、气动技术、机械原理、机械加工工艺，要有较强的逻辑分析能力，善于观察，并善于总结经验，做好故障档案记录。
以上是我几年来在修理轧机的一点体会，期望能给从事此项工作的同行们一点帮助。要当一名合格的维修工人，在不断学习理论知识的同时，还要注重实践，积累维修经验，在实践中学习。多讨论、多交流、多总结，才能不断提高自己解决问题的能力。
参考文献
西门子6RA24全数字直流调速装置使用说明
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