索道直流拖动系统维护分析及案例

一

了解直流拖动系统

1、直流电机结构
简述直流主要构成：
励磁绕组：直流电机的磁场是由直流电流通过绕在磁极铁心上的绕组产生的（索道使用）。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组（图一），励磁即用以产生磁场：如图一中N和 S是一对静止的磁极，其磁感应强度沿圆周为正弦分布。电枢绕组：在N极和S极之间，有一个能绕轴旋转的圆柱形铁心，其上紧绕着一个线圈称为电枢绕组(图中只画出一匝线圈)，电枢绕组中的电流称为电枢电流。
换向器：电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上，组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。
图一 直流电机工作原理
电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。
1、直流调速器原理
直流调速器从控制核心的角度分为：模拟控制和数字控制。模拟式直流调速器的特点：电路简单，价格较为便宜，性价比较好，但参数可调整的较少，调整参数不直观，更多的凭经验办事，且无法直观了解调速器的运行状态，现模拟式控制已淘汰。数字式直流调速器的特点：功能强大，价格较同规格的模拟式产品贵，参数调整较为方便、故障诊断功能强大；调速稳定性好，不会因为时间长而发生信号漂移的问题，固当前使用的都是数字控制。
索道直流电机需要能实现四象限运行，即可以运行于“正向运转、正向制动和反向运转、反向制动”四个工作模式中。如果正、反转运行不是很频繁，主电路直流输出端外接两只接触器，像控制交流电动机正、反转一样，利用切换电枢供电电压的极性来实施正、反转控制，应该也是可行的。但接触器切换控制不适应频繁切换、易烧熔触点、使命寿命短、维修工作量大等缺点，因而实际应用电路是利用两套整流调压电路来切换输出电压极性，采用晶闸管的好处，是实现了无触点切换，无切换火花，且易于实现“弱电”的智能化控制。
12只晶闸管，可对输入电源的正、负半波分别进行可控整流（图二）。当SCR7~SCR12关断，而SCR1~SCR6被可控开通时，电机正转调速运行;当SCR7~SCR12处于可控开通状态，而SCR1~SCR6处于关断状态时，电机反转调速运行。两组电路都为三相全控桥接法，只是晶闸管极性相反而已。相应的触发电路也是两套——每套是相互独立的6路触发电路。
图二 晶闸管工作简图
2、其它重要外围构成(1)测速装置索道一般采用直流测速机或脉冲编码器作为测速装置，外环的可靠性将直接影响设备安全性能。我们在对其日常维护的同时注意原始参数记录，例如测速反馈的分压电阻值、分压值。(2)继电接触器回路开关信号输入回路整流装置中，DCS800连接了大量继电接触器回路（图三），用以监测和控制。比如运行、复位、安全回路等等信号。图三 DCS800外围电路（3）主断路器及接触器、电抗器直流调速装置主回路中使用施耐德断路器、接触器，需要了解该元器件的性能、特点，例如断路器的保护功能，过载、失压等动作保护。接触器的线圈工作电压（直流电）、辅助触点功能，电抗器在可控挂电路中改善换相时造成的电压缺口和干扰，以及减少在系统反馈电网时谐波的危害，日常维护中，我们需要了解相关型号及结构原理。

二

针对性的维护

通过前面的了解，整个直流拖动系统由关键设备电机、整流调速装置和外围设备组成。根据天台索道多年维护经验，我们总结了以下几点。
1、备件采购及维护
本索道没有备用直流调速装置，为避免设备带负荷长期运行而损坏，我们采购了部分DCS800板卡，分别为主板、励磁板、触发板（一块）、电源板、测量板等，同时另采购了散热风机。针对这些板卡，我们每年利用停机检修期间进行更换使用，直到下一年度检修再次进行更换，以此循环，确保备用板件的可靠性。
针对出现过故障的设备及元器件，经过维修能使用且易找到替代的，我们未再采购。而出现过故障，同时不易替代，才进行采购，如主电机风机、测速机等。同上，这些整体式备件都是在年度停机检修时，进行统一更换。
2、机械性维护
拖动系统中机械维护同样不能忽视，拖动即运动、转动，其运动核心——轴承便至关重要，如主电机、主电机风机、DCS800风机的轴承等等。说到轴承，必然涉及到润滑保养。一般小电机免维护轴承只要定期更换就行（图四），然而主电机的轴承就要定期加油。
图四 DCS800风机轴承更换
长时间缺油，将直接影响轴承寿命，但是也不能过量。根据我们的经验，一要定期加油、声音异常轴承需加油；二要定期加油量不能过多或过少，偶尔补油可以少加（注意：不要担心补油会油脂过量），毕竟轴承端盖下方还有溢油口，该溢油口也正是我们需要偶尔补油的原因，它长时间向下渗油就会造成缺油。
3、重视设备环境管理
  直流电机在运行时会产生大量的碳粉，而碳粉又属于导电物质，影响电机绝缘和电气设备运行。本索道的直流调速装置与主电机只有一门之隔，同时电缆沟也是相通的，于是无所不在的碳粉会慢慢附着在设备表面，保证设备清洁就成了重要工作，这让技术人员尤为犯难。为了根本上解决灰尘问题，我们在门缝改造增加防尘刷、控制柜与电缆沟之间增加隔层板。日检驱动间除对设备监测外，再对地面保持清洁，避免灰尘堆积，同时增加主电机滤网更换频次，多措施降低碳粉对设备的影响。

三

系统性的学习交流

电气突发故障常常会令人措手不及，而直流拖动系统复杂且，针对它技术人员通过自主学习、模拟测试、行业交流等方式收集整理资料，然后内部培训交流，以达到提高维护和应急处置的能力。
1、故障整理学习
将新老索道的故障收集整理，通过举一反三的方法延伸开展思考和培训。如主电机风机故障、测速机故障。
(1)主电机风机故障
早检试车发生风机过流故障，检查为45Q1跳闸同时驱动间伴有异味，进一步检查发现为风机接线烧断，缺相过流跳闸。因该接线端子由电机内部绕组引出，经过临时处理运行后，决定购买一个风机作备用。另优化早检流程，测试停车按钮时不在每个按钮按下后即复位（出现多次45Q1跳闸），而是每个控制柜上的停车按钮全部按下并指示灯正常显示后，再复位，这样主电机风机就会减少启动次数，从十几次减少至四次，降低启动大电流对电机的冲击。
(2)测速机故障
本索道测速机分别为高速端和低速端，高速端作为模拟信号又分别送到DCS800和主控PLC，进入DCS800后作转速反馈用，进入主控PLC后作速度比较（实际-实际偏差、参考实际偏差）。曾发生低速端（驱动轮）测速机故障，后通过处理，可将高速端的信号并接入PLC中，注意它的极性（反接），可暂时应急运行。另特殊情况下，可通过低速运行0.6m/s以下应急。高速端测速机如出现故障设备将不能正常运行，必须更换测速机，若无备用件，可与低速端测速机互换。在维护中除了注意检查更换测速机的碳刷外，还应保证测速机工作温度在40度以下，否则会造成不可逆失磁。另不可随意拆检测速机，其同样会造成不可逆失磁，我们老索道测速电机多次出现故障，可能正是这些原因导致。2、模拟故障测试(1)开关量故障测试
运行继电器故障，索道在停止状态下，拆除66K2线圈A1接线，然后以低速启动索道。主控柜报启动故障，工作制动器故障，索道不能启动，但65K1、66K1、51K1、51K2在系统复位后吸合。我们在索道运营时，出现启动故障我们可通过观察整流柜内各继电接触器的状态来缩小故障范围，缩短故障的排查时间。如主控系统复位正常，整流柜中的停车回路OK继电器66K1、65K1及主电机风机接触器51K1、励磁接触器51K2会保持吸合，如果这些继电接触器吸合正常，我们再由主控柜给出运行信号，观察主接触器50K1、继电器65K2工作状态，这样我们很快就能锁定故障点。
(2)模拟量测试
DCS800给定信号中断故障，索道以低速运行，拆除端子给定信号X5：2接线。索道在低速状态下（小于0.6m/s）能正常运行，提速到约0.6m/s时主控柜报实际/实际偏差故障，引发紧急制动器停车，DCS800无故障显示。本次测试目的是验证两个测速机在速度偏差小于0.6m/S可正常运行。这样我们在出现实际/实际偏差故障时，我们可以用低速运行索道，通过实测各测速机的输出回路的电压来查找故障点。结合前文测速机故障结果表明，一旦索道产生实际/实际偏差故障，我们可复位，以低速启动索道，如果出现不受控制的自动加速，我们应从电机测速机入手排查故障，如果索道可以低速运行，我们可通过电压法来确定是分压电路或测速机本体故障。3、行业交流学习
(1)内部交流学习公司成立索道技术联动组，分别由三家索道的技术骨干近20人组成，每月开展索道技术交流活动，分课题学习和设备难点攻关，理论与实操相结合。同时各索道遇到的问题时间探讨研究，其中遇到大型检修，互相派员协助并学习，锻炼队伍。(2)外部交流学习
注重行业内技术交流活动，积极参加索道协会、周边索道举行的会议学习、业务交流培训活动，鼓励员工与外界索道进行技术交流探讨，已达到共同提升的目的。
主动邀请技术人员对索道技术人员进行培训学习，如今年8月份邀请ABB公司电气工程师，举办索道交直流传动和谐波治理系统原理与维护培训会议活动，通过举行和参加类似培训活动，开拓技术人员的眼界和思维，并有效提升设备维护管理水平。 

四

结语

因直流拖动常见故障以外围电路为主，内部电路可以在精心维护下降低故障率。由于水平有限，还有诸多需完善之处，借以本文作抛砖引玉之用。相信索道技术人员在不断的交流学习中，设备维护管理水平也会不断提高，共同成就安全索道。