ناتوانی در قطع شدن مکنتکتور پمپ خلاء SL400؟ تحلیل عمیق دلایل و راه‌حل‌ها
در سیستم قدرت کمکی بالاتنسل برق‌آوران، از کنتاکتورهای خلأ بالاتنسل به عنوان دستگاه‌های کنترلی برای موتورهای بالاتنسل، ترانسفورماتورها، تبدیل‌دهنده‌های فرکانس و سایر تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود. آنها کنترل از راه دور و عملیات مکرر را ممکن می‌سازند و بنابراین کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده‌اند. در صورت عدم رسیدگی به مشکلات کنتاکتورهای خلأ به موقع، این موضوع مستقیماً بر عملکرد ایمن و اقتصادی یکاهای تولید برق در شرکت‌های تولید برق تأثیر می‌گذارد.
بین کنتاکتورهای خلأ در سیستم قدرت کمکی بالاتنسل یکاهای ۳ و ۴ یک نیروگاه حرارتی، ۶۰ عدد از نوع SL400 با جریان ۴۰۰ آمپر وجود دارد. از زمان راه‌اندازی آنها در سال ۲۰۱۵ تا پایان سال ۲۰۱۶، چندین کنتاکتور خلأ در سیستم جابجایی زغال سنگ با مشکلاتی مانند عدم عملکرد مکانیسم قطع، سوختن لوله‌ی قطع، و فعال شدن سیگنال هشدار «قطع مدار کنترل» مواجه شدند که منجر به عدم توقف تجهیزات شد. از آنجا که یک سمت لوله‌ی قطع مستقیماً به الکترود منفی متصل است، ممکن است این امر منجر به زمین‌کشی مستقیم الکترود DC منفی شود، که موجب عدم عملکرد دستگاه‌های حفاظتی و خطرات جدی برای عملکرد ایمن می‌شود. همچنین، نیاز به قطع دستی کنتاکتور خلأ در مواقعی که آن به قطع از راه دور پاسخ نمی‌دهد، مخاطرات ایمنی قابل توجهی برای کارکنان عملیاتی ایجاد می‌کند.
۱. اصول کار مکانیسم عملیاتی
مکانیسم عملیاتی کنتاکتور خلأ نوع SL-400 انتخاب شده توسط نیروگاه حرارتی یک مکانیسم نگهداری مکانیکی است. هنگامی که لوله‌ی بستن کنتاکتور خلأ انرژی‌گرفته می‌شود، هسته‌ی متحرک بستن تحت تأثیر نیروی الکترومغناطیسی مکانیسم محور اصلی را می‌حرکاند. گردنه روی هسته‌ی متحرک بستن با قفل قطع تماس می‌گیرد و قطعه‌ی اجرایی را قفل می‌کند تا کنتاکتور در وضعیت بسته نگه داشته شود. در همان زمان، فنر فشرده می‌شود تا انرژی قطع ذخیره شود و قطعه‌ی اتصال قفل قطع و صفحه‌ی خمیده‌ی الکترومغناطیس قطع بلند می‌شوند تا آماده‌ی قطع شوند.
هنگامی که لوله‌ی قطع با تغذیه‌ی پالسی انرژی‌گرفته می‌شود، هسته‌ی متحرک قطع صفحه‌ی خمیده را به حرکت به پایین می‌اندازد. صفحه‌ی خمیده با ضربه‌ی دادن به قطعه‌ی اتصال قفل قطع، نقطه‌ی مرگ را که توسط گردنه‌ی هسته‌ی متحرک بستن و قفل قطع حفظ می‌شد رها می‌کند. تحت تأثیر فنر، قطع سریع رخ می‌دهد. هسته‌ی متحرک بستن تحت تأثیر فنر قطع با محور اصلی چرخش می‌کند تا به محل صفحه‌ی حدی می‌رسد و متوقف می‌شود، و فرآیند قطع کامل می‌شود.
۲. تحلیل علل
۲.۱ جنبه‌ی الکتریکی
با بررسی مدار قطع مشخص شد که مقاومت تماس پلاگ ثانویه، تماس‌های کمکی کنتاکتور موقعیت خلأ و تماس‌های دسته‌ی کنترل نرمال بود. ولتاژ خروجی DC حدود ۱۱۰ ولت بود و وضعیت ولتاژ بسیار کم در لوله‌ی قطع وجود نداشت. هیچ پدیده‌ای مانند عایق‌بندی ضعیف یا زمین‌کشی در مدار کنترل یا سیم‌های کم‌تنش یا خوردگی یافته نشد.
قطع مدار کنترل یک سیگنال هشدار است که با قطع کنتاکتور تغذیه‌ی کنترل به دلیل تغذیه‌ی طولانی‌مدت و سوختن لوله‌ی قطع ایجاد می‌شود. بنابراین، هنگامی که کنتاکتور SL با مشکل عدم قطع مواجه می‌شود، علل الکتریکی عموماً می‌توانند حذف شوند.
۲.۲ جنبه‌ی مکانیکی
طراحی مواد ناقص قطعه‌ی اتصال قفل قطع: مواد اصلی قفل قطع، صفحه‌ی خمیده‌ی الکترومغناطیس قطع و قطعه‌ی اتصال فولاد کربنی بود که دارای مغناطیس بالایی است. پس از چندین بار تغذیه و قطع، صفحه‌ی خمیده و قطعه‌ی اتصال به تدریج توسط میدان مغناطیسی تولید شده توسط لوله‌ی قطع در فرآیند قطع مغناطیس‌گرفته شدند که منجر به نیروی مغناطیسی متقابل و افزایش مقاومت مکانیکی قطع شد. اگر قطع انجام نشود و عملیات مکرر انجام شود، لوله‌ی قطع سوخته خواهد شد.
مغناطیس باقی‌مانده در لوله‌ی قطع پس از تغذیه: این امر منجر به کاهش شار مغناطیسی لوله‌ی قطع می‌شود و نیروی قطع کافی نخواهد بود. عملیات قطع مکرر باعث تغذیه‌ی طولانی‌مدت لوله‌ی قطع می‌شود، گرم می‌شود و در نهایت سوخته خواهد شد.
گیر کردن مکانیکی بین قفل قطع و گردنه‌ی موقعیت‌یاب: قطعات چرخان از چربی کافی برخوردار نیستند. دندانه‌های قطعات متحرک در سوراخ موقعیت‌یاب صفحه‌ی خمیده و میله‌ی موقعیت‌یاب یا انحراف سوراخ موقعیت‌یاب به دلیل خوردگی، گیر می‌کنند. پس از چندین بار عملیات الکترومغناطیس قطع، مقاومت اصطکاکی قطع به تدریج افزایش می‌یابد و منجر به بیش‌باری و سوختن لوله‌ی قطع می‌شود.
شروع و توقف مکرر تجهیزات: نقاله‌های نواری و سنگ‌شکن‌های زغال سنگ تجهیزاتی هستند که مکرراً شروع و توقف می‌کنند. هنگامی که مشکل عدم قطع رخ می‌دهد، این دستگاه‌ها بیش از ۵۰۰ بار عملیات کرده‌اند. لوله‌ی قطع مکرراً تغذیه می‌شود و گرم می‌شود که تا حدودی سالب شدن عایق لوله را تسریع می‌کند.
۳. روش‌های رسیدگی
تعویض ماده‌ی قطعات کلیدی: ماده‌ی قطعه‌ی اتصال قفل قطع را از فولاد کربنی به فولاد ضدزنگ غیرمغناطیسی تعویض کنید و پیچ‌های ثابت را از فولاد کربنی کروم‌دار به پیچ‌های مسی تعویض کنید. این امر جلوگیری از مغناطیس‌گرفتن قطعه‌ی اتصال، کاهش قابل توجه مقاومت مکانیکی قطع و در نتیجه کاهش مصرف انرژی قطع را میسر می‌کند.
دمغناطیس‌سازی قطعات کلیدی: قبل از نصب، با استفاده از روش ضربه‌ای، پایه‌ی الکترومغناطیس قطع و صفحه‌ی خمیده را دمغناطیس‌سازی کنید. این امر نیروی جاذبه‌ی بین این قطعات و قطعه‌ی اتصال قفل قطع را بیشتر کاهش می‌دهد، حاشیه‌ی نیروی قطع را افزایش می‌دهد و اطمینان از بستن و قطع مطمئن کنتاکتور را فراهم می‌کند.
تبدیل محلی لوله‌ی اصلی: لوله‌ی اصلی را با یک لوله‌ی جدید با مقاومت حدود ۲۰ اهم تعویض کنید، تعداد دوران لوله را افزایش دهید تا شار مغناطیسی را تقویت کنید و نیروی الکترومغناطیسی عملیات لوله را بالای مقدار معینی حفظ کنید. در عین حال، مقاومت افزایش یافته مدار قطع جریان مدار را کاهش می‌دهد، گرمای تولید شده توسط لوله‌ی تغذیه‌ی را کاهش می‌دهد، نرخ سالب شدن لوله را کند می‌کند و به طور موثر مشکل عدم قطع ناشی از کاهش ولتاژ لوله‌ی قطع به دلیل افزایش مقاومت تماس کمکی ناشی از سوختن و اکسیداسیون را کاهش می‌دهد.
روغن‌کاری و نگهداری قطعات مکانیکی: روغن‌کاری قفل قطع و گردنه‌ی موقعیت‌یاب کنتاکتور خلأ و قطعات چرخان قفل قطع را انجام دهید. دندانه‌ها و قسمت‌های خوردگی در قطعات متحرک سوراخ موقعیت‌یاب صفحه‌ی خمیده را پلمپ کرده و صیقل دهید و روغن‌کاری و نگهداری قطعات چرخان قطعه‌ی اتصال قفل قطع را انجام دهید. پس از آزمون ولتاژ عملیاتی حداقل قطع، مقدار عملیاتی عموماً بین ۴۵ ولت و ۵۵ ولت کنترل می‌شود، مکانیسم قطع در وضعیت خوبی نگه داشته می‌شود و ایمنی و قابلیت اطمینان قطع به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
۴. اقدامات پیشگیرانه
نگهداری و آزمون‌های منظم: یک بار در سال نگهداری کوچک و یک بار در هر پنج سال پس از عملکرد عادی نگهداری بزرگ انجام دهید و به درستی نگهداری مکانیسم و آزمون‌های پیشگیرانه را انجام دهید.
انتخاب و پذیرش دقیق تجهیزات: اطمینان حاصل کنید که تجهیزات کنتاکتور خلأ به درستی انتخاب شده‌اند و کیفیت تحویل، واگذاری و پذیرش را به طور دقیق کنترل کنید.
نظارت عملیاتی در زمان واقعی: نظارت در طول عملیات را تقویت کنید تا مشکلات را به طور به موقع شناسایی و رسیدگی کنید.
بهینه‌سازی روش‌های نگهداری: شرایط واقعی تجهیزات را بیشتر درک کنید و روش‌های نگهداری را بر اساس روش‌های رسیدگی به مشکلات و تجربیات بهبود و تجدید کنید.
تقویت نظارت و مدیریت بر تجهیزات مکرراً عملیاتی: نظارت و مدیریت بر کنتاکتورهای خلأ در تجهیزات مکرراً عملیاتی را تقویت کنید.
توجه به بررسی قطعات مکانیکی: به بررسی قطعات مکانیکی کنتاکتور خلأ توجه کنید، از جمله چک کردن اینکه آیا مکانیسم عملیاتی خوب روغن‌کاری شده، به صورت انعطاف‌پذیر عمل می‌کند و گیر ندارد. به خصوص توجه کنید به چک کردن گیر بین صفحه‌ی خمیده‌ی الکترومغناطیس قطع و قطعه‌ی اتصال قفل قطع.
استفاده از دوره‌های توقف واحد برای نگهداری: به طور کامل از دوره‌های توقف و آماده‌سازی واحد برای نگهداری مکانیسم کنتاکتور خلأ و انجام آزمون‌های پیشگیرانه مانند آزمون ولتاژ عملیاتی لوله‌ی بستن و قطع استفاده کنید. این کمک می‌کند تا روند تخریب را درک کنید و به طور به موقع تنظیم و رسیدگی به مشکلات بالقوه کنید.
۵. نتیجه‌گیری
کنتاکتورهای خلأ پس از رسیدگی تقریباً یک سال بدون هیچ مشکلی مانند عدم قطع یا سوختن لوله‌ی قطع در حال عملکرد هستند. نیروگاه دوباره کنتاکتورهای خلأ در سیستم جابجایی زغال سنگ که ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ بار عملیاتی جدید داشته‌اند را بررسی کرد و آزمون ولتاژ عملیاتی حداقل قطع را انجام داد. نتایج نشان داد که مقاومت DC و عایق لوله‌های قطع در وضعیت خوبی بودند، مقدار ولتاژ عملیاتی به طور قابل توجهی افزایش نیافته بود و آزمون‌های قطع الکتریکی محلی/دوردست دقیق و قابل اعتماد بودند. این امر به طور قابل توجهی سطح سلامت و قابلیت اطمینان تجهیزات را بهبود بخشیده، در حالی که کارکرد نگهداری را کاهش داده و هزینه‌های نگهداری را صرفه‌جویی کرده است.
