SL400 Vacuum Contactor Не відключається? Глибокий аналіз причин та рішень

در سیستم قدرت کمکی فشار بالا شرکت‌های تولید برق، مداربندی‌های خلأ فشار بالا به عنوان دستگاه‌های کنترلی برای موتورهای فشار بالا، ترانسفورماتورها، مبدل‌های فرکانس و دیگر تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شوند. آنها امکان کنترل دوردست و عملیات مکرر را فراهم می‌کنند و بنابراین کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. اگر مشکلات مداربندی‌های خلأ به موقع رسیدگی نشود، مستقیماً عملکرد ایمن و اقتصادی گروه‌های تولید در شرکت‌های تولید برق را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

از میان مداربندی‌های خلأ در سیستم قدرت کمکی فشار بالای واحد ۳ و ۴ یک نیروگاه حرارتی، ۶۰ عدد مداربندی خلأ نوع SL400 با ظرفیت ۴۰۰ آمپر وجود دارد. از زمان بهره‌برداری آنها در سال ۲۰۱۵ تا پایان سال ۲۰۱۶، چندین مداربندی خلأ در سیستم جابجایی زغال سنگ با مشکلاتی مانند عدم عملکرد مکانیسم قطع، سوختن سیم پیچ قطع و فعال شدن سیگنال هشدار "قطع مدار کنترل" مواجه شده‌اند که منجر به عدم توقف تجهیزات می‌شود. چون یک طرف سیم پیچ قطع مستقیماً به الکترود منفی متصل است، ممکن است این موضوع منجر به زمین‌کشی مستقیم الکترود DC منفی شود و عملکرد دستگاه‌های محافظ را مختل کند و خطرات جدی برای عملکرد ایمن ایجاد کند. همچنین نیاز به قطع دستی مداربندی خلأ در صورت عدم عملکرد آن خطرات ایمنی قابل توجهی برای کارکنان عملیاتی ایجاد می‌کند.

۱. اصول کار مکانیسم عملیاتی

مکانیسم عملیاتی مداربندی خلأ نوع SL-400 که توسط نیروگاه حرارتی انتخاب شده، یک مکانیسم نگهداری مکانیکی است. وقتی که سیم پیچ بسته‌شدن مداربندی خلأ تغذیه می‌شود، هسته متحرک بسته‌شدن تحت تاثیر نیروی الکترومغناطیسی مکانیسم محور اصلی را به حرکت درمی‌آورد. غلطک روی هسته متحرک بسته‌شدن با دستگیره قطع تماس می‌گیرد و مولفه اجرایی را قفل می‌کند تا مداربندی در حالت بسته‌شدن باقی بماند. در همان حال، فنر فشرده می‌شود تا انرژی قطع ذخیره شود و قطعه وصل‌کننده دستگیره قطع و صفحه خم شونده سیم پیچ قطع بلند می‌شوند تا برای قطع آماده شوند.

وقتی که سیم پیچ قطع تغذیه پالسی دریافت می‌کند، هسته متحرک قطع صفحه خم شونده را به حرکت درمی‌آورد. صفحه خم شونده بر قطعه وصل‌کننده دستگیره قطع ضربه می‌زند و وضعیت مرگ مکانیکی که توسط غلطک هسته متحرک بسته‌شدن و دستگیره قطع حفظ می‌شد را رها می‌کند. تحت تاثیر فنر، قطع سریع اتفاق می‌افتد. هسته متحرک بسته‌شدن تحت تاثیر فنر قطع با محور اصلی چرخش می‌کند و به موقعیت صفحه محدودیت می‌رسد و متوقف می‌شود، فرآیند قطع را کامل می‌کند.

۲. تحلیل علل

۲.۱ جنبه الکتریکی

بررسی مدار قطع نشان داد که مقاومت تماس پلاگ ثانویه، تماس‌های کمکی مداربندی خلأ موقعیت و تماس‌های دسته کنترلی عادی است. ولتاژ خروجی DC حدود ۱۱۰ ولت بود و وضعیت ولتاژ پایین بسیار سیم پیچ قطع وجود نداشت. هیچ پدیده‌ای مانند عایق‌بندی ضعیف یا گذر جریان در مدار کنترل یا تاری یا خوردگی سیم‌ها یافت نشد.

قطع مدار کنترل مدار قطع یک سیگنال هشدار است که توسط قطع مداربندی خلأ تغذیه کنترلی به دلیل تغذیه طولانی مدت و سوختن سیم پیچ قطع ایجاد می‌شود. بنابراین، وقتی که مداربندی SL با مشکل عدم قطع مواجه می‌شود، علل الکتریکی به طور کلی می‌توانند حذف شوند.

۲.۲ جنبه مکانیکی

طراحی مواد نامناسب قطعه وصل‌کننده دستگیره قطع: مواد اصلی دستگیره قطع، صفحه خم شونده سیم پیچ قطع و قطعه وصل‌کننده فولاد کربنی بود که دارای مغناطیس بالا است. پس از چندین بار تغذیه و عملیات قطع، صفحه خم شونده و قطعه وصل‌کننده به تدریج توسط میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ در فرآیند قطع مغناطیسی می‌شوند و نیروی مغناطیسی معینی بین آنها ایجاد می‌شود که مقاومت مکانیکی قطع را افزایش می‌دهد. اگر قطع شکست خورد و عملیات مکرر انجام شود، سیم پیچ قطع سوخته خواهد شد.

مغناطیس باقی‌مانده در سیم پیچ قطع پس از تغذیه: این امر منجر به کاهش شار مغناطیسی سیم پیچ قطع می‌شود که نیروی گشتاوری قطع کافی نیست و قطع غیرقابل اطمینان است. عملیات قطع مکرر باعث می‌شود که سیم پیچ قطع به طولانی مدت تغذیه شود، گرم شود و در نهایت سوخته شود.

گیرکردن مکانیکی بین دستگیره قطع و غلطک موقعیت: قطعات چرخان را چربی لازم ندارند. دندانه‌های موجود در قطعات متحرک سوراخ موقعیت صفحه خم شونده و میله موقعیت یا انحراف سوراخ موقعیت به دلیل خوردگی باعث گیر می‌شوند. پس از چندین بار عملیات سیم پیچ قطع، مقاومت گلیسی مکانیکی قطع به تدریج افزایش می‌یابد که منجر به بیش‌باری و سوختن سیم پیچ قطع می‌شود.

شروع و توقف مکرر تجهیزات: نقاله‌های حمل زغال سنگ و سنگ‌شکن‌های زغال سنگ تجهیزاتی هستند که به طور مکرر شروع و توقف می‌کنند. وقتی که مشکل عدم قطع رخ می‌دهد، این دستگاه‌ها بیش از ۵۰۰ بار عملیات کرده‌اند. سیم پیچ قطع به طور مکرر تغذیه می‌شود و گرم می‌شود که تا حدودی به سرعت‌بخشی به پیری عایق سیم پیچ کمک می‌کند.

۳. روش‌های رسیدگی

تعویض ماده قطعات کلیدی: ماده قطعه وصل‌کننده دستگیره قطع را از فولاد کربنی به فولاد ضدزنگ غیرمغناطیسی تعویض کنید و پیچ‌های ثابت را از فولاد کربنی روی شده به پیچ‌های مسی تعویض کنید. این امر جلوگیری از مغناطیسی شدن قطعه وصل‌کننده، کاهش قابل توجه مقاومت مکانیکی قطع و در نتیجه کاهش مصرف انرژی قطع را فراهم می‌کند.

عدم مغناطیسی شدن مولفه‌های اصلی: قبل از نصب، با استفاده از روش ضربه‌ای، صفحه پایه و صفحه خم شونده سیم پیچ قطع را بدون مغناطیسی کنید. این امر جاذبه مقاومت بین این مولفه‌ها و قطعه وصل‌کننده دستگیره قطع را کاهش می‌دهد، حاشیه نیروی قطع را افزایش می‌دهد و اطمینان از بسته‌شدن و قطع مطمئن مداربندی را فراهم می‌کند.

تبدیل محلی سیم پیچ اصلی: سیم پیچ اصلی را با یک سیم پیچ با مقاومت حدود ۲۰ اهم تعویض کنید، تعداد دورهای سیم پیچ را افزایش دهید تا شار مغناطیسی را افزایش دهد و نیروی الکترومغناطیسی عملیات سیم پیچ را بالاتر از مقدار معینی نگه دارید. همزمان، افزایش مقاومت مدار قطع باعث کاهش جریان مدار و کاهش گرمای تولید شده توسط سیم پیچ در حالت تغذیه می‌شود، نرخ پیری سیم پیچ را کاهش می‌دهد و به طور مؤثری پدیده عدم قطع به دلیل کاهش ولتاژ سیم پیچ قطع به دلیل افزایش مقاومت تماسی از سوختن و اکسیداسیون تماس‌های کمکی را کاهش می‌دهد.

چربی و نگهداری قطعات مکانیکی: چربی به دستگیره قطع و غلطک موقعیت مداربندی خلأ و قطعات چرخان دستگیره قطع اعمال کنید. دندانه‌ها و قسمت‌های خوردگی در قطعات متحرک سوراخ موقعیت صفحه خم شونده را صیقل داده و تنظیم کنید و نگهداری و چربی را بر قطعات چرخان قطعه وصل‌کننده دستگیره قطع اعمال کنید. پس از تست ولتاژ عملیاتی حداقل قطع، مقدار عملیاتی تقریباً بین ۴۵ ولت و ۵۵ ولت کنترل می‌شود که مکانیسم قطع را در حالت خوب نگه می‌دارد و ایمنی و قابلیت اطمینان قطع را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

۴. اقدامات پیشگیرانه

• نگهداری و تست منظم: یک بار در سال نگهداری کوچک و یک بار در هر پنج سال پس از عملکرد عادی نگهداری بزرگ انجام دهید و به طور مناسب نگهداری مکانیزم و تست‌های پیشگیرانه انجام دهید.

• انتخاب و پذیرش دقیق تجهیزات: اطمینان حاصل کنید که تجهیزات مداربندی خلأ به درستی انتخاب شده‌اند و کیفیت تحویل، واگذاری و پذیرش را به طور دقیق کنترل کنید.

• نظارت عملیاتی در زمان واقعی: نظارت در زمان عملیات را تقویت کنید تا مشکلات را به طور زودهنگام شناسایی و رسیدگی کنید.

• بهینه‌سازی روش‌های نگهداری: شرایط واقعی تجهیزات را به طور دقیق درک کنید و روش‌های نگهداری را بر اساس روش‌های رسیدگی به مشکلات و تجربیات اصلاح و بهبود دهید.

• تقویت نظارت و مدیریت تجهیزات مکرر عملیاتی: نظارت و مدیریت تجهیزات مداربندی خلأ در تجهیزات مکرر عملیاتی را تقویت کنید.

• توجه به نظارت بر قطعات مکانیکی: به نظارت بر قطعات مکانیکی مداربندی خلأ توجه کنید، از جمله بررسی اینکه آیا مکانیزم عملیاتی به خوبی چرب شده، به طور انعطاف‌پذیر عمل می‌کند و گیر ندارد. به ویژه توجه به گیر بین صفحه خم شونده سیم پیچ قطع و قطعه وصل‌کننده دستگیره قطع داشته باشید.

• استفاده از دوره‌های توقف واحد برای نگهداری: از دوره‌های توقف و آماده‌سازی واحد به طور کامل برای نگهداری مکانیزم مداربندی خلأ و انجام تست‌های پیشگیرانه مانند تست ولتاژ عملیاتی سیم پیچ بسته‌شدن و قطع استفاده کنید. این کمک می‌کند تا روند تخریب را درک کنید و به طور زودهنگام تنظیم و رسیدگی به مشکلات احتمالی کنید.

۵. نتیجه‌گیری

مداربندی‌های خلأ پس از رسیدگی به مدت نزدیک به یک سال بدون هیچ مشکلی مانند عدم قطع یا سوختن سیم پیچ در حال عملکرد هستند. نیروگاه به طور مجدد مداربندی‌های خلأ در سیستم جابجایی زغال سنگ که ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ عملیات جدید داشته‌اند را بررسی کرده و تست ولتاژ عملیاتی حداقل قطع را انجام داده است. نتایج نشان داد که مقاومت DC و عایق سیم پیچ‌های قطع در حالت خوب هستند، مقدار ولتاژ عملیاتی به طور قابل توجهی افزایش نیافته و تست‌های قطع الکتریکی محلی/دوردست دقیق و قابل اعتماد بوده‌اند. این کار به طور قابل توجهی سطح سلامت و قابلیت اطمینان تجهیزات را افزایش داده، در عین حال کارکرد نگهداری را کاهش داده و هزینه‌های نگهداری را صرفه‌جویی کرده است.