Техническо преобразуване на решение за отказ на мощностния модул на вакуумния контактор KC2

1. Контекст на проекта и обобщение на проблемата​
   Високомощностният компресор е задвижен от 10кВ среднонаправен мотор, а пусковият кабинет е изпълнен с метод за започване чрез автотрансформатор. Пусковият процес включва две фази:

1. ​Фаза на пускане: Вакуумния контакт KC1 се включва първо, за да се замкне звездовидната точка на автотрансформатора, позволявайки на мотора да започне при 7кВ.
2. ​Фаза на работа: След завършване на пусковия процес, KC1 се изключва, а вакуумния контакт KC2 се включва, за да се замкне автотрансформаторът и да се свърже главната 10кВ верига, позволявайки на мотора да работи при пълно напрежение.

​Основна проблематика: По време на реална експлоатация, модулът за широконаправено захранване, отговарящ за захранването на катушката на контакта KC2, често отказва. Този отказ причинява загуба на захранването на катушката, което води до ненормално изключване на KC2 и непланов спиране на производственото оборудване, тежко влияйки върху стабилността и ефективността на производството.

Оригиналният модул за широконаправено захранване е подобрен правоугълник със следните основни характеристики и изисквания:

• ​Динамично превключване на изходното напрежение: Трябва моментално да издава 300В DC високо напрежение при входно AC, за да задвижи включването на контакта. След включването, трябва точно да премине към 12В DC ниско напрежение в рамките на приблизително 15мс, за да поддържа включеното състояние. Ако времето за превключване е твърде кратко, контакта не може надеждно да се включи; ако е твърде дълго, може да се изгори предпазителят.
• ​Механизъм за активиране на превключването: Активирането се осъществява въз основа на детекция на изходния ток. Когато се засече висок ток (което сочи включване на контакта), след 15мс се превключва към 12В; ако токът не се засече, продължава да издава 300В.

​II. Анализ на кореновата причина за отказа​
​Непосредствена причина: Местните проверки разкриха повторени изгаряния на предпазителите в модула. Основната точка на отказ беше стареене на вътрешната верига, което попречи на своевременното превключване на изходното напрежение от 300В към 12В след включването на контакта. Това доведе до продължително издаване на 300В високо напрежение, генериращо прекомерен ток, който в крайна сметка изгори предпазителя и направи модула нефункционален.

​Коренови причини:

1. ​Лоша среда за охлаждане: Контактът KC2 и модулът за захранване са инсталирани в пусковия кабинет, който е затворен с ограничена вентилация и охлаждане.
2. ​Дизайн на поддръжката с дефект: За техническа защита, производителят на оборудването е капсулирал целия модул, допълнително затруднявайки охлаждането. Модулът трябва да остава захранен по време на експлоатация, а в условията на високи температури, електронните компоненти стареят бързо, довеждайки до намаляване на производителността и окончателна загуба на нормалната функция за превключване.

​III. Решение и реализация​
​1. Основен подход към преобразуването​
Отказваме от оригинален модул с "двуфункционален" дизайн (обработващ както високонапрегнатото включване, така и нисконапрегнатото удержаване), който е скъп и подвержен на откази. Приемаме решение за разделение на функциите:

• ​Повторна употреба на съществуващи компоненти: Използваме способността на оригинален модул за широконаправено захранване да издава 300В DC високо напрежение моментално, специално за задвижване на включването на контакта.
• ​Добавяне на нови компоненти: Интегрираме независим, евтин модул за регулиране на 12В DC, предназначен специално за поддържане на включването на контакта след активиране.
• ​Критичен контрол: В момента, в който контакта надеждно се включи, контролната верига автоматично прекъсва захранването на оригинален модул, гарантирайки, че той работи само кратко време. Това предотвратява изгарянето, причинено от продължителна работа в режим на високо напрежение.

​2. Ключови компоненти и функции на преобразуваната система​

• ​Оригинален модул за широконаправено захранване: Преизползван за предоставяне само на моментално 300В включващо напрежение.
• ​Нов модул за 12В DC захранване: Отговарящ за предоставяне на постоянни 12В удерживащо напрежение, инсталиран извън пусковия кабинет в добре вентилирана зона.
• ​Изолационни диоди (2 броя)​: Изолира 300В и 12В източници на напрежение, за да се предотврати взаимно влияние и обратно протичане.
• ​Контакт реле (KA1)​: Предоставя логически сигнали за контрол, за да се гарантира последователното изпълнение на операционния процес.
• ​Система за предотвратяване на подскачане: Служи като резервен дизайн за безопасност, за да се предотврати повторено "включване-изключване" на контакта при аномални условия.

​IV. Резултати от преобразуването​
Това техническо преобразуване доведе до значителни икономически и операционни ползи:

1. ​Значително намаление на разходите: Добавянето на нов модул за 12В захранване (който струва приблизително RMB 100 за единица) замести оригинален модул за широконаправено захранване (който струва приблизително RMB 5,000 за единица), драстично намалявайки разходите за поддръжка на устройството и давайки висока възвръщаемост на инвестициите.
2. ​Оптимизирана работна среда: Новият модул за 12В е инсталиран извън кабинета, значително подобрявайки охлаждането и позволявайки удобно онлайн наблюдение на състоянието и поддръжка.
3. ​Продължаване на срока на използване на оборудването: Оригиналният модул работи само кратко, значително намалявайки износването. Новият модул работи в идеална среда, гарантирайки дълголетие. Общото решение значително удължава срока на служба на системата за захранване на KC2.
4. ​Висока гъвкавост: Това решение може да бъде приложено както като ремонтна мярка след отказ на оригинален модул, така и като предварително техническо обновяване преди отказ, предлагайки гъвкавост независимо от състоянието на оригинален модул.
5. ​Доказана операционна стабилност: Практичната експлоатация доказа надеждността и ефективността на решениято. Първата партида преобразувани устройства работи стабилно повече от две години без никакви спирания, причинени от проблеми с захранването на KC2, което напълно потвърждава превишаващите се качества на решениято.