SL400 Contattore a Vuoto non si Disinserisce? Analisi Approfondita delle Causali e Soluzioni
Nel sistema di alimentazione ausiliaria ad alta tensione delle imprese di generazione elettrica, i contattori a vuoto ad alta tensione vengono utilizzati come apparecchiature elettriche di controllo per motori ad alta tensione, trasformatori, convertitori di frequenza e altre apparecchiature elettriche. Essi consentono il controllo remoto e l'operazione frequente, guadagnando così un'ampia applicazione. Se i guasti dei contattori a vuoto non vengono gestiti tempestivamente, ciò influirà direttamente sulla sicura ed economica operatività delle unità di generazione nelle imprese di produzione elettrica.
Tra i contattori a vuoto del sistema di alimentazione ausiliaria ad alta tensione delle Unità 3 e 4 di una centrale termoelettrica, 60 sono contattori a vuoto SL400 di tipo 400A. Dal loro avvio nel 2015 fino alla fine del 2016, diversi contattori a vuoto nel sistema di maneggiamento del carbone hanno subito guasti come rifiuto del meccanismo di sgancio, bruciatura della bobina di sgancio e attivazione del segnale di allarme "disconnessione del circuito di controllo", rendendo l'equipaggiamento incapace di spegnersi. Poiché un'estremità della bobina di sgancio è connessa direttamente all'elettrodo negativo, ciò può anche causare la messa a terra diretta dell'elettrodo negativo in corrente continua, portando al fallimento dell'operatività del dispositivo di protezione e creando gravi pericoli nascosti per la sicura operatività. Inoltre, la necessità di eseguire manualmente lo sgancio sul posto quando il contattore a vuoto rifiuta di sganciare porta significativi rischi di sicurezza per il personale operativo.
1. Principio di funzionamento del meccanismo d'operazione
Il meccanismo d'operazione del contattore a vuoto di tipo SL-400 scelto dalla centrale termoelettrica è un meccanismo di tenuta meccanica. Quando la bobina di chiusura del contattore a vuoto viene alimentata, il nucleo mobile di chiusura spinge il meccanismo principale ad agire sotto l'effetto della forza elettromagnetica. Il rullo sul nucleo mobile di chiusura entra in contatto con il blocco di sgancio, bloccando il componente esecutivo per mantenere il contattore in stato chiuso. Nello stesso tempo, la molla viene compressa per immagazzinare l'energia di sgancio, e il pezzo di connessione del blocco di sgancio e la placca pieghevole dell'elettromagnete di sgancio vengono sollevate per prepararsi allo sgancio.
Quando la bobina di sgancio riceve un'energia di impulso, il nucleo mobile di sgancio attrae la placca pieghevole a muoversi verso il basso. La placca pieghevole colpisce il pezzo di connessione del blocco di sgancio, liberando la posizione morta mantenuta dal rullo del nucleo mobile di chiusura e dal blocco di sgancio. Sotto l'azione della molla, si verifica uno sgancio rapido. Il nucleo mobile di chiusura, spinto dalla molla di sgancio, ruota con l'albero principale fino alla posizione della placca limite e si ferma, completando il processo di sgancio.
2. Analisi delle cause
2.1 Aspetto elettrico
L'ispezione del circuito di sgancio ha mostrato che la resistenza di contatto della presa secondaria, dei contatti ausiliari del contattore a vuoto di posizione e dei contatti del manubrio di comando era normale. La tensione di uscita continua era di circa 110V, e non si è verificata alcuna situazione di tensione eccessivamente bassa sulla bobina di sgancio. Non sono stati rilevati fenomeni come isolamento povero o cavi allentati/usurati nel circuito di controllo.
La disconnessione del circuito di controllo di sgancio è un segnale di allarme attivato dallo sgancio del contattore a vuoto di alimentazione di controllo a causa di un'energizzazione prolungata e bruciatura della bobina di sgancio. Pertanto, quando il contattore SL presenta un rifiuto di sgancio, le cause elettriche possono essere sostanzialmente escluse.
2.2 Aspetto meccanico
Progettazione materiale inadeguata del pezzo di connessione del blocco di sgancio: I materiali originali del blocco di sgancio, della placca pieghevole dell'elettromagnete di sgancio e del pezzo di connessione erano acciaio al carbonio, che ha un'elevata magneticità. Dopo molteplici operazioni di energizzazione e sgancio, la placca pieghevole e il pezzo di connessione sono stati gradualmente magnetizzati dal campo magnetico generato dalla bobina durante il processo di sgancio, risultando in una certa forza magnetica reciproca e aumentando la resistenza meccanica dello sgancio. Se si verifica un guasto di sgancio e si eseguono operazioni frequenti, la bobina di sgancio verrà bruciata.
Magnetismo residuo nella bobina di sgancio dopo l'energizzazione: Questo porta a una diminuzione del flusso magnetico della bobina di sgancio, risultando in un momento di sgancio insufficiente e in un sgancio non affidabile. Le operazioni di sgancio frequenti fanno sì che la bobina di sgancio sia energizzata per un lungo periodo, generando calore e bruciando infine.
Inceppamento meccanico tra il blocco di sgancio e il rullo di posizionamento: Le parti rotanti mancano di grasso lubrificante. Le spine nei componenti mobili del foro di posizionamento della placca pieghevole e dell'asta di posizionamento, o la deviazione del foro di posizionamento a causa dell'usura, causano inceppamenti. Dopo molteplici operazioni dell'elettromagnete di sgancio, la resistenza all'attrito di sgancio aumenta gradualmente, portando a sovraccarico e bruciatura della bobina di sgancio.
Avvio e arresto frequenti dell'equipaggiamento: I nastri trasportatori e i frantumatori del carbone sono equipaggiamenti che avviano e arrestano frequentemente. Quando si verifica il guasto di rifiuto di sgancio, questi dispositivi hanno già operato oltre 500 volte. La bobina di sgancio è spesso energizzata e genera calore, accelerando in una certa misura l'invecchiamento dell'isolamento della bobina.
3. Metodi di intervento
Sostituzione del materiale per i componenti chiave: Sostituire il materiale del pezzo di connessione del blocco di sgancio da acciaio al carbonio a acciaio inossidabile non magnetico, e sostituire i bulloni di fissaggio da acciaio zincato a bulloni di rame. Ciò impedisce la magnetizzazione del pezzo di connessione, riduce significativamente la resistenza meccanica di sgancio e, quindi, riduce il consumo di energia di sgancio.
Demagnetizzazione dei componenti principali: Demagnetizzare la base e la placca pieghevole dell'elettromagnete di sgancio utilizzando il metodo di battitura prima dell'installazione. Ciò riduce ulteriormente la resistenza attrattiva tra questi componenti e il pezzo di connessione del blocco di sgancio, aumenta il margine di forza di sgancio e garantisce la chiusura e lo sgancio affidabili del contattore.
Trasformazione locale della bobina originale: Sostituire la bobina originale con una avente una resistenza di circa 20Ω, aumentare il numero di spire per migliorare il flusso magnetico e mantenere la forza elettromagnetica dell'operazione della bobina sopra un certo valore. Allo stesso tempo, l'aumento della resistenza del circuito di sgancio riduce la corrente del circuito, diminuisce la generazione di calore della bobina durante l'energizzazione, rallenta il tasso di invecchiamento della bobina e riduce efficacemente il fenomeno di rifiuto di sgancio causato dalla diminuzione della tensione della bobina di sgancio dovuta all'aumento della resistenza di contatto a causa della bruciatura e ossidazione dei contatti ausiliari.
Lubrificazione e manutenzione delle parti meccaniche: Applicare grasso lubrificante al blocco di sgancio e al rullo di posizionamento del contattore a vuoto, nonché alle parti rotanti del blocco di sgancio. Lucidare e tagliare le spine e le parti usurate nei componenti mobili del foro di posizionamento della placca pieghevole, e eseguire lubrificazione e manutenzione sulle parti rotanti del pezzo di connessione del blocco di sgancio. Dopo il test di tensione minima di azione, il valore di azione è generalmente controllato tra 45V e 55V, mantenendo il meccanismo di sgancio in buone condizioni e migliorando notevolmente la sicurezza e l'affidabilità dello sgancio.
4. Misure preventive
Manutenzione e test regolari: Eseguire una piccola manutenzione una volta all'anno e una grande manutenzione ogni cinque anni dopo l'operatività normale, e svolgere adeguatamente la manutenzione del meccanismo e i test preventivi.
Selezione e accettazione rigorosa dell'equipaggiamento: Assicurare una selezione appropriata dell'equipaggiamento del contattore a vuoto, e controllare strettamente la qualità della messa in servizio, della consegna e dell'accettazione.
Monitoraggio operativo in tempo reale: Rafforzare il monitoraggio durante l'operatività per identificare e gestire tempestivamente i problemi.
Ottimizzazione delle procedure di manutenzione: Afferrare meglio le condizioni effettive dell'equipaggiamento, e rivisitare e migliorare le procedure di manutenzione basandosi sui metodi e sull'esperienza di gestione dei guasti.
Rafforzare l'ispezione e la gestione dell'equipaggiamento operato frequentemente: Intensificare l'ispezione e la gestione dei contattori a vuoto nell'equipaggiamento operato frequentemente.
Concentrarsi sull'ispezione delle parti meccaniche: Prestare attenzione all'ispezione delle parti meccaniche del contattore a vuoto, inclusa la verifica se il meccanismo di operazione è ben lubrificato, opera in modo flessibile e non presenta inceppamenti. Si deve prestare particolare attenzione all'ispezione degli inceppamenti tra la placca pieghevole dell'elettromagnete di sgancio e il pezzo di connessione del blocco di sgancio.
Sfruttare i periodi di arresto dell'unità per la manutenzione: Utilizzare appieno i periodi di arresto e di stand-by dell'unità per eseguire la manutenzione del meccanismo del contattore a vuoto e condurre test preventivi come il test di tensione d'azione della bobina di chiusura e sgancio. Ciò aiuta a comprendere la tendenza al deterioramento e a regolare e gestire tempestivamente i potenziali problemi.
5. Conclusione
I contattori a vuoto dopo l'intervento sono stati messi in operazione per quasi un anno senza guasti come rifiuto di sgancio o bruciatura della bobina. La centrale elettrica ha nuovamente ispezionato i contattori a vuoto nel sistema di maneggiamento del carbone che avevano accumulato 500-1.000 operazioni e ha eseguito il test di tensione minima d'azione di sgancio. I risultati hanno mostrato che la resistenza in corrente continua e l'isolamento delle bobine di sgancio erano in ottime condizioni, il valore di tensione d'azione non era aumentato significativamente, e i test di sgancio elettrico sul sito/remoto erano accurati e affidabili. Ciò ha notevolmente migliorato il livello di salute e l'affidabilità dell'equipaggiamento, riducendo il carico di manutenzione e risparmiando costi di manutenzione.
