探析直流电机及直流调控装置的维护

探析直流电机及直流调控装置的维护

姜薛章霞刚杨军

江西新余钢铁集团有限公司线棒材厂

摘要：本文从构成直流调速拖动系统的两个重要因素直流电动机和直流调速控制装置的特点出发，简单阐述了直流电动机的使用维护，直流传动控制柜的维护及整流装置参数整定优化，以及用辩证统一的观点进行故障处理等方面的问题。

关键词：直流电机；调控装置；控制柜；维护

1引言

根据几年来现场的运行维护经验，笔者认为，直流电动机和直流调速控制装置（以下简称整流装置）是构成直流调速拖动系统的两个重要因素，在对设备调速拖动过程中均起着重要的作用，无论哪一方面出现问题均会使系统不能正常工作；且二者相互影响制约，一方出现问题会影响到另一方，严重时甚至造成恶性循环，最终毁坏电机或整流装置。因此，在直流电机及直流调速控制装置使用维护和故障处理过程中，要用辩证统一的观点，既要熟知它们各自特点，又要将它们看成一个有机的整体，这样才能使它们更好地运行，保证生产正常进行。下面，笔者从直流电动机的使用维护、直流传动控制柜的维护、整流装置参数整定以及优化、故障处理等方面逐一进行粗浅的阐述。

2直流电动机的运行维护

Z4系列直流电动机是引进德国AEG公司技术制造的新型电机，优点是转动惯量小，有较好的动态性能，并能承受较高的负载变化率，调速性能好，启动转矩较大。但是对使用条件及环境要求苛刻，维护较困难，维护成本亦较高。使用过程中要充分认识到这一点，尤其以下几个方面应当重视。

2.1安装要求

电机安装时，必须首先对电机基座进行校准，保证电机安装的水平度。与负载直联接时确保电机轴与负载设备轴同心，否则运转不稳定易产生振动，轻则导致电刷与换向器的换向片之间打火，使电刷磨损加剧，换向性能变差，使用周期变短；重则

导致换向器环火，换向片之间短路而影响电机换向，致使电机不能正常运转。若振动过大会烧毁电机，甚至毁坏整流装置。除安装方面的因素外，如果运转过程中所联接负载的振动也会导致上述情况的发生。

2.2环境要求

直流电动机最好是在干燥无尘的环境下运行。若尘粒积聚在换向器上会使电刷与换向器之间接和下限位开关，用于指示磨辊的限位。还有3个模拟信号：磨辊位置、磨辊压力、磨体振动。还有来自DCS的磨辊压力的设定信号。操作人员可以调节磨辊的压力。

2.3.2磨辊的升降操作

（1）发“启动润滑装置”命令时，产生“磨辊上升”命令，直到3个磨辊都达到上限为止。这是磨辊的准备位置。（2）当辊磨主电机启动时，磨辊仍保持上限位置。（3）当喂料机启动时，磨辊下降，启动加压，进入正常生产状态。（4）当喂料机停止时，磨辊上升，停止加压。（5）当辊磨主电机停止时，磨辊下降，3min后下降停止。（6）发“停止润滑装置”命令时无操作。以上是磨辊完整的升降操作过程。

2.3.3磨辊的调压操作

物料喂入辊磨的工作台后，3个磨辊开始对物料进行碾压粉磨。磨辊的压力是可测量和可调节的。在磨辊上有一个压力测量（模拟量），压力信号输入到PLC，再从PLC传送给DCS系统，显示磨辊压力。另外，DCS系统有一个压力设定值可供操作员设定，从DCS系统传送给PLC。在PLC程序中，自动检查压力测量与压力设定值是否相等，根据其差值的正负来调节，使压力测量达到设定值要求。工作台上物料的厚度由磨辊位置信号测量，辊磨的振动信号用来监视磨体振动情况。触时打火，严重时则导致换向器环火。即使很小的飞灰有时也会产生电枢回路瞬间短路，致使整流装置保护动作，使电机不能正常运行。另外，若电机内部的外来杂质和灰尘过多也会影响电机散热，甚至使电机绝缘下降。而水泥厂生产线上一般都是高粉尘的环境，为避免上述情况发生，直流电动机的安装环境一定要注意采取防尘措施。

2.3通风散热要求

依据Z4电机的结构特点，该系列电机均采取强迫外通风冷却方式，因此，通风散热对Z4系列直流电动机非常重要。通风散热不好，电机温度上升，若温升过高会使励磁绕圈绝缘下降，甚至导致励磁绕组短路，波及转子，烧毁电机。严重时在烧毁电机的同时，击穿整流装置励磁回路或电枢回路整流桥中的电器元件。直流电动机大多采用另装鼓风机的外冷却散热方式。应当注意，无论是在现场还是在中控启动直流电动机，都应使鼓风机的运行作为必要条件。

2.4电机接线要求

电机接线即电机的电枢和励磁端子的接线。每次接线前应检查接线柱与标记是否相符，参照所提供的接线图，按照要求的转向，牢固可靠地接线。相邻的电缆以及与接线盒内壁要保持尽可能大的距离。应注意检查电机内部电缆接线是否牢固，以避免内部线缆因接触不良而打火使励磁回路或电枢回路短路，造成控制柜内励磁回路或电枢回路一次侧快熔保险熔断，严重时会击穿整流装置内部励磁回路或电枢回路整流桥上的电器元件。

2.5电刷及刷架

电刷及其刷架决定电机良好的换向性能和运行可靠性。一般原电机上的电刷是经过研磨的，通常只须检查电刷在刷握中的活动情况以及磨损情况，并防止电刷引出线触及换向器表面。如电刷在长期运行后需更换，则必须使用相同或相应品种的电刷，否则将不利于换向，或使换向器受损。换上新探刷后要按正确的方法研磨好。刷架的维护主要是保持绝缘部分的清洁。带刷握的刷架在制造厂已调到符合运行条件的最佳位置，即中性区域，应注意拆装后一定要在原位置安装，否则会影响换向性能，且会引起电刷火花。

2.6换向器

换向器在长期低负载运行的情况下，易被磨损，特别是由于环火造成换向器表面不光滑需要重磨。对于表面严重不光滑，甚至换向片间严重短路的换向器要用锋利的车刀在车床上精车，车好后用锉刀或钢锯条对换向片间的云母下刻1-1.5mm，然后手工清理倒角，去除毛刺和杂质，再将表面磨

2.7日常维护

电机的日常维护主要是清灰，检查轴承、换向器、刷握及电刷。电机的冷却风机滤网要定期清灰和更换，电机内部也要时常进行灰尘的清吹。尤其要注意电刷的磨损率（超过1\3要更换），换向器的滑动面是否光泽清洁及与电刷的接触是否良好，刷握中的电刷是否活动自如等等。对所有这些情况，应制定维护规程并严格遵照执行。

3直流传动控制柜的维护

直流传动控制柜包括下列主要元件：电源进线隔离开关、断路器、主接触器、控制回路断路器、进线电抗器、励磁和电枢供电回路熔断器，以及作为核心部件的西门子-系列整流装置等。该整流装置是三相交流电源直接供电的全数字控制装置（可单象限或四象限运行），用于直流电机电枢和励磁供电，完成调速任务。我厂选用的单象限运行装置，其功率部分电路采用三相全控整流桥B6C，励磁回路采用单相半控整流桥B2HZ。利用整流装置本身的参数设定单元及外接的显示操作单元，可进行参数设定和修改以及启停设备。可选择给定值和反馈值为数字量或模拟量，所有的控制调节及附加功能都由功能极强的16位微处理器来实现。

直流传动控制柜的日常维护不能忽视。要定期对柜内电气设备进行灰尘清扫，避免电器元件触点由于灰尘的影响而接触不好，影响系统正常运行；定期检查电器元件、整流装置的工作情况，电气接线是否松动，避免出现任何故障。此外，对于整流装置更重要的是参数整定和优化。对于具体应用的直流电动机，只有整流装置参数与其匹配，才能使系统正常地运行。

一般初次调试或更换新的整流装置和电机时，均应对参数作如下的检查、整定及优化：

3.1检查或输入装置的相应参数。如触发板型号、电枢额定电源电压、额定电流、励磁额定电流等。

3.2按电机铭牌检查并输入电机数据。如：电枢电流、电枢电压、励磁电流等。

3.3励磁方式选择。一般均选择恒定励磁调速控制。

3.4选择实际速度传感器及最高速度的设定。一般对于模拟测速机，选择参数P083=1；

3.5基本工艺功能参数的检查与选择。如电流和转矩极限的设定，斜坡函数发生器一些参数的设定等。

4励磁回路故障

分为励磁回路过电流、励磁回路短路、开路等故障。励磁回路过流一般均为直流电机励磁绕组对地或绕组匝间绝缘阻值下降，以及励磁回路接线虚所致。励磁回路短路一般分为绕组匝间或励磁绕组对地短路，励磁供电线路短路，整流装置励磁回路整流桥可控硅元件或二极管击穿等。上述前两种情况检查较为容易，后一种情况可采用如下方法检查：从控制柜励磁回路端子上拆去电机接线，用万用表电阻档检测整流装置励磁输出回路阻值，反向为不导通，正向导通且阻值为正常一半时则击穿一个可控硅元件；则击穿两个可控硅元件。励磁回路开路一般分为励磁绕组开路和励磁电源供电线路（包括电器元件联接触点断开）开路两种情况。查出故障后作相应处理即可。

4.1电枢回路故障：分为电枢回路过电流、电枢回路短路、开路等几种情况。电枢回路过电流分为带重载启动和运行中过载两种情况。对于重载启动过电流的情况可用高启动转速解决，但应考虑不要超过电机的电枢额定电流；运行中的过电流情况可考虑减低负载。电枢回路短路分为换向器换向片间短路，电枢供电线路及电器元件联接短路，整流装置功率单元可控硅元件短路等。可控硅元件短路可以这样检查：在控制柜上从电枢回路端子上拆去电机接线，用万用表电阻档检查电枢输出回路阻值，正反向均以不导通为正常，若有一方向导通，且有一定阻值则可控硅元件击穿。电枢回路一般分为电枢绕组和电枢电源供电线路（包括电器元件联接触点断开）开路两种情况。查出故障后作相应处理即可。

4.2测速反馈故障：一般包括测速反馈极性错，反馈不稳及丢失几种情况。测速反馈极性错为测速信号极性接反，造成直流电机不能正常启动，此类故障处理比较容易，即将两个测速信号交换重接。测速反馈不稳为负载运行不稳或测速发电机运转不稳以及测速发电机输出信号线虚接等，因直流调速控制采用速度反馈的速度环和电流环双闭环系统，测速反馈不稳将造成整流装置功率单元电枢电压输出的波动，引起负载的更大振动。严重时损坏设备、烧毁电机，甚至损坏整流装置。测速反馈丢失一般为测速反馈信号线路开路或测速发电机故障。此种情况检查测速反馈信号线路接线或测速发电机。

4.3其它如启动及运转过程电动机堵转、过载保护，电动机超速故障；整流装置电子板故障，可控硅元件故障，通信接口故障；与中央监控系统联系信号故障等，可根据相应情况处理，在此不再详述。

5结束语

总之，对于直流电机及直流传动控制柜要加强日常维护工作。在检查处理故障时，要将二者有机地结合起来，综合进行分析判断。同时对于一些易损保护元器件如励磁回路和电枢回路快熔保险要有充足的备件，对直流传动装置内部一些关键元器件如励磁单元和电枢功率单元整流桥可控硅元器件要有一定的备件，以快速处理现场故障，保证生产的顺利进行。另外，为更好地保护直流调速控制装置，最好在电枢回路和励磁回路一次侧装设阻容吸收和压敏电阻保护元件。