Awaria wyłącznika próżniowego SL400? Wszechstronna analiza przyczyn i rozwiązań

W systemie wysokiego napięcia zasilania pomocniczego przedsiębiorstw energetycznych wykorzystuje się wysokonapięciowe wakuumowe kontakty do sterowania wysokonapięciowymi silnikami, transformatorami, przetwornicami częstotliwości i innym sprzętem elektrycznym. Pozwalają one na zdalne sterowanie i częste operacje, co sprawia, że są szeroko stosowane. Jeśli usterki wakuumowych kontaktów nie są szybko usuwane, bezpośrednio wpłynie to na bezpieczne i ekonomiczne działanie zespołów produkcyjnych w przedsiębiorstwach energetycznych.

Spośród wakuumowych kontaktów w systemie wysokiego napięcia zasilania pomocniczego jednostek 3 i 4 elektrowni cieplnej, 60 to typ SL400 400A. Od momentu uruchomienia w 2015 roku do końca 2016 roku wiele z tych kontaktów w systemie transportu węgla doświadczyło awarii takich jak odmowa rozłączenia mechanizmu odbijającego, spalenie się cewki odbijającej i aktywacja sygnału alarmowego "przerwanie obwodu sterującego", co skutkowało niemożnością wyłączenia sprzętu. Ponieważ jeden koniec cewki odbijającej jest bezpośrednio połączony z ujemną elektrodą, może to również prowadzić do bezpośredniego zazemienia ujemnej elektrody prądu stałego, powodując awarię urządzeń ochronnych i stanowiąc poważne zagrożenie dla bezpiecznej pracy. Ponadto potrzeba ręcznego odbijania na miejscu, gdy wakuumowy kontakt odmawia działania, niesie ze sobą znaczne ryzyko bezpieczeństwa dla personelu obsługi.

1. Zasada działania mechanizmu

Mechanizm działania wybranego przez elektrownię cieplną wakuumowego kontaktu typu SL-400 jest mechanicznym mechanizmem utrzymującym. Gdy cewka zamykająca wakuumowego kontaktu jest podniesiona do napięcia, poruszający się żelazny rdzeń zamykający napędza główny mechanizm wału pod wpływem siły elektromagnetycznej. Rolka na poruszającym się żelaznym rdzeniu zamykającym styka się z blokadą odbijającą, zamykając element wykonujący i utrzymując kontakt w stanie zamkniętym. Tymczasem sprężyna jest skrócona, aby przechować energię do odbicia, a łącznik blokady odbijającej i płyta giętka elektromagnesu odbijającego są uniesione, przygotowując się do odbicia.

Gdy cewka odbijająca otrzymuje impuls napięcia, poruszający się żelazny rdzeń odbijający przyciąga płytę giętką do ruchu w dół. Płyta giętka uderza w łącznik blokady odbijającej, zwalniając pozycję martwego punktu utrzymywaną przez rolkę poruszającego się żelaznego rdzenia zamykającego i blokadę odbijającą. Pod wpływem sprężyny następuje szybkie odbicie. Poruszający się żelazny rdzeń zamykający, napędzany przez sprężynę odbijającą, obraca się razem z głównym wałem do pozycji płyty granicznej i zatrzymuje, kończąc proces odbicia.

2. Analiza przyczyn

2.1 Aspekt elektryczny

Przegląd obwodu odbijającego wykazał, że opór kontaktowy drugiego wtycznika, dodatkowych kontaktów pozycyjnego wakuumowego kontaktu i kontaktów uchwytu obsługi były normalne. Wyjściowe napięcie prądu stałego wynosiło około 110V, a nie było sytuacji zbyt niskiego napięcia na cewce odbijającej. Nie znaleziono zjawisk takich jak słaba izolacja lub przewody luźne/wystrzępione.

Przerwanie obwodu sterującego odbijaniem jest sygnałem alarmowym wyzwalanym przez odbijanie się wakuumowego kontaktu zasilania sterującego w wyniku długotrwałego podnoszenia do napięcia i spalenia się cewki odbijającej. Dlatego, gdy kontakt SL doświadcza odmowy odbicia, przyczyny elektryczne mogą być praktycznie wykluczone.

2.2 Aspekt mechaniczny

Niedostateczny projekt materiałowý łącznika blokady odbijającej: Oryginalne materiały blokady odbijającej, płyty giętkiej elektromagnesu odbijającego i łącznika były stalą węglową, która ma wysoką magnetyczność. Po wielokrotnym podnoszeniu do napięcia i odbijaniu, płyta giętka i łącznik stopniowo magnetyzowały się pod wpływem pola magnetycznego generowanego przez cewkę podczas odbijania, co powodowało pewną wzajemną siłę magnetyczną i zwiększało mechaniczne opory odbijania. W przypadku odmowy odbicia i częstych operacji, cewka odbijająca może spalić się.

Została magnetyzacja cewki odbijającej po podniesieniu do napięcia: To prowadzi do zmniejszenia strumienia magnetycznego cewki odbijającej, co powoduje niewystarczającą siłę odbijania i niepewne odbijanie. Częste operacje odbijania powodują, że cewka odbijająca jest podniesiona do napięcia przez długi czas, co powoduje nagrzewanie i ostatecznie spalenie się.

Mechaniczne zakleszczenie między blokadą odbijającą a rolką pozycyjną: Części obrotowe brakują smaru. Grudki w ruchomych częściach otworu pozycyjnego płyty giętkiej i wału pozycyjnego, lub odchylenie otworu pozycyjnego w wyniku zużycia, powodują zakleszczenie. Po wielokrotnych operacjach elektromagnesu odbijającego, opór tarcia odbijania stopniowo zwiększa się, prowadząc do przeciążenia i spalenia się cewki odbijającej.

Częste starty i zatrzymywania sprzętu: Taśmy transportowe i druzgocarki węglowe to sprzęt, który często startuje i zatrzymuje. Gdy wystąpiła awaria odmowy odbicia, te urządzenia już działały ponad 500 razy. Cewka odbijająca była często podnoszona do napięcia i generowała ciepło, co w pewnym stopniu przyspieszało starzenie się izolacji cewki.

3. Metody rozwiązywania problemu

Zamiana materiałów kluczowych komponentów: Zamień materiał łącznika blokady odbijającej ze stali węglowej na nierdzewną stal niemagnetyczną, a śruby montażowe ze stali węglowej galwanizowanej na śruby miedziane. To zapobiega magnetyzacji łącznika, znacznie redukując mechaniczne opory odbijania, a tym samym zmniejszając zużycie energii odbijania.

Demagnetyzacja kluczowych komponentów: Przed montażem demagnetyzuj podstawę elektromagnesu odbijającego i płytę giętką metodą uderzeń. To dalej redukuje opór przyciągania między tymi komponentami a łącznikiem blokady odbijającej, zwiększając margines siły odbijania i zapewniając niezawodne zamykanie i odbijanie kontaktu.

Lokalizacyjna transformacja oryginalnej cewki: Zamień oryginalną cewkę na cewkę o oporze około 20Ω, zwiększ liczbę zwojów, aby wzmocnić strumień magnetyczny, i utrzymaj siłę elektromagnetyczną działania cewki powyżej określonej wartości. Jednocześnie zwiększenie oporu obwodu odbijającego zmniejsza prąd obwodu, obniża generowanie ciepła przez cewkę podczas podnoszenia do napięcia, spowalnia tempo starzenia się cewki i efektywnie zmniejsza zjawisko odmowy odbicia spowodowane spadkiem napięcia cewki odbijającej w wyniku zwiększenia oporu kontaktu dodatkowych kontaktów spowodowanego spaleniem i utlenianiem.

Smarowanie i konserwacja części mechanicznych: Nałóż smar na blokadę odbijającą i rolkę pozycyjną wakuumowego kontaktu, a także na części obrotowe blokady odbijającej. Poleruj i szlifuj grudki i zużyte części w ruchomych częściach otworu pozycyjnego płyty giętkiej, a następnie wykonaj smarowanie i konserwację części obrotowych łącznika blokady odbijającej. Po przeprowadzeniu testu minimalnego napięcia działania, wartość działania jest prawie kontrolowana między 45V a 55V, utrzymując mechanizm odbijania w dobrym stanie i znacznie poprawiając bezpieczeństwo i niezawodność odbijania.

4. Zapobiegawcze środki

• Regularne konserwacje i testy: Przeprowadzaj małe konserwacje raz w roku, a duże konserwacje co pięć lat po normalnym działaniu, i odpowiednio wykonuj konserwację mechanizmu i testy zapobiegawcze.

• Ścisły wybór i przyjmowanie sprzętu: Upewnij się, że dobrze wybierasz sprzęt wakuumowego kontaktu, i surowo kontroluj jakość uruchomienia, przekazania i przyjęcia.

• Monitorowanie w czasie rzeczywistym: Wzmocnij monitorowanie podczas działania, aby szybko identyfikować i rozwiązywać problemy.

• Optymalizacja procedur konserwacji: Dalsze zrozumienie rzeczywistej sytuacji sprzętu, a następnie poprawiaj i doskonal procedury konserwacji na podstawie metod i doświadczeń rozwiązywania problemów.

• Wzmocnienie kontroli i zarządzania często używanym sprzętem: Wzmocnij intensywność kontroli i zarządzania wakuumowymi kontaktami w często używanym sprzęcie.

• Koncentracja na kontroli części mechanicznych: Zwróć uwagę na kontrole części mechanicznych wakuumowego kontaktu, w tym sprawdzenie, czy mechanizm działania jest dobrze nasmarowany, działa elastycznie i nie ma zakłóceń. Szczególną uwagę należy zwrócić na sprawdzenie zakłóceń między płytą giętką elektromagnesu odbijającego a łącznikiem blokady odbijającej.

• Korzystanie z okresów zatrzymania jednostki do konserwacji: Pełnie wykorzystaj okresy zatrzymania i gotowości jednostki do konserwacji mechanizmu wakuumowego kontaktu i przeprowadzania testów zapobiegawczych, takich jak test napięcia działania cewek zamykających i odbijających. To pomaga zrozumieć trend degradacji i szybko dostosować oraz rozwiązać potencjalne problemy.

5. Podsumowanie

Wakuumowe kontakty po przeprowadzonym rozwiązaniu pracują prawie rok bez żadnych usterki takich jak odmowa odbicia lub spalenie się cewki. Elektrownia ponownie przejrzała wakuumowe kontakty w systemie transportu węgla, które积累了大约500到1000次操作，并进行了最小脱扣动作电压测试。结果表明，脱扣线圈的直流电阻和绝缘状况良好，动作电压值没有显著增加，现场/远程电动脱扣试验准确可靠。这大大提高了设备的健康水平和可靠性，同时减少了维护工作量并节省了维护成本。

Po przeprowadzonym rozwiązaniu wakuumowe kontakty pracują prawie rok bez żadnych usterki takich jak odmowa odbicia lub spalenie się cewki. Elektrownia ponownie przejrzała wakuumowe kontakty w systemie transportu węgla, które积累了大约500到1000次操作，并进行了最小脱扣动作电压测试。结果表明，脱扣线圈的直流电阻和绝缘状况良好，动作电压值没有显著增加，现场/远程电动脱扣试验准确可靠。这大大提高了设备的健康水平和可靠性，同时减少了维护工作量并节省了维护成本。

Po przeprowadzonym rozwiązaniu wakuumowe kontakty pracują prawie rok bez żadnych usterki takich jak odmowa odbicia lub spalenie się cewki. Elektrownia ponownie przejrzała wakuumowe kontakty w systemie transportu węgla, które积累了大约500到1000次操作，并进行了最小脱扣动作电压测试。结果表明，脱扣线圈的直流电阻和绝缘状况良好，动作电压值没有显著增加，现场/远程电动脱扣试验准确可靠。这大大提高了设备的健康水平和可靠性，同时减少了维护工作量并节省了维护成本。

Po przeprowadzonym rozwiązaniu wakuumowe kontakty pracują prawie rok bez żadnych usterki takich jak odmowa odbicia lub spalenie się cewki. Elektrownia ponownie przejrzała wakuumowe kontakty w systemie transportu węgla, które zgromadziły nowe 500 do 1000 operacji, i przeprowadziła test minimalnego napięcia działania odbijania. Wyniki pokazały, że opór DC i izolacja cewek odbijających były w dobrym stanie, wartość napięcia działania nie zwiększyła się znacząco, a testy ręcznego/zdalnego odbijania były dokładne i niezawodne. To znacznie poprawiło poziom zdrowotności i niezawodności sprzętu, jednocześnie obniżając obciążenie konserwacyjne i oszczędzając koszty konserwacji.