Teknisk transformationssolution for strømkredsløbsmodul fejl af vakuumkontaktor KC2

1. Projektbaggrund og problemoversigt​
   Den høje effekt luftkompressor drevet af en 10kV mediumspændingsmotor, og dens startkabinet var oprindeligt designet med en autotransformator step-down startmetode. Startprocessen består af to faser:

1. ​Startfase: Vakuumbryder KC1 aktiveres først for at kortslutte autotransformatorens stjernepunkt, hvilket tillader motoren at starte ved 7kV.
2. ​Kørselsfase: Efter at startprocessen er gennemført, deaktiveres KC1, og vakuumbryder KC2 aktiveres for at kortslutte autotransformator og tilslutte 10kV hovedkredsløb, hvilket gør det muligt for motoren at køre ved fuld spænding.

​Hovedproblem: Under den faktiske drift, mislykkes ofte strømforsyningsmodulen, der er ansvarlig for at forsyne KC2 bryderbobinen med strøm. Dette moduldefekt forårsager, at bryderbobinen mister strøm, hvilket resulterer i uforudset afkobling af KC2 og nedetid for produktionsudstyr, hvilket alvorligt påvirker produktionsstabiliteten og effektiviteten.

Den originale strømforsyningsmodul er en forbedret rektifikationsenhed med følgende kernefunktioner og krav:

• ​Dynamisk skift mellem udgangsspændinger: Den skal straks udgive 300V DC højspænding ved AC input for at drive bryderengagement. Efter engagement skal den præcist skifte til 12V DC lavspænding inden for ca. 15ms for at opretholde engageret tilstand. Hvis skiftetidspunktet er for kort, kan bryderen ikke engagere pålideligt; hvis for langt, kan den brænde ud sikringen.
• ​Skift udløsermekanisme: Udløsning baseres på udgangsstrøm detektion. Når en høj strøm (som indikerer bryderengagement) detekteres, skifter den til 12V efter 15ms; hvis ingen strøm detekteres, fortsætter den med at udgive 300V.

​II. Årsagsanalyse af fejl​
​Direct årsag: Påstedlige inspektioner afslørede gentagne siksakbrande i modulen. Kernen fejl var intern kredsløbsaldring, som forhindrede tidsnægt skift af udgangsspændingen fra 300V til 12V efter bryderengagement. Dette resulterede i vedvarende 300V højspændingsoutput, som genererede overskydende strøm, der sidst endte med at brænde ud sikringen og gøre modulen ineffektiv.

​Rodårsager:

1. ​Dårlig varmeafgivelse miljø: KC2 bryderen og strømforsyningsmodulen er installeret inde i startkabinet, som er lukket med begrænset ventilering og varmeafgivelse.
2. ​Vedligeholdelsesdesignfejl: For teknisk beskyttelse, havde udstyrsfabrikanten pakket hele modulen, hvilket yderligere hindrede varmeafgivelsen. Modulen skal være under strøm under drift, og i højtemperaturmiljøer, aldrer elektroniske komponenter hurtigt, hvilket fører til ydeevne-nedgang og sidst endt tab af normal skift-funktion.

​III. Løsning og implementering​
​1. Kerneombygning tilgang​
Op give den originale moduls "dobbelt-funktion" design (at håndtere både højspændingsengagement og lavspændingshold), som er kostbart og anfaldsbart. Adoptere en funktion-separation løsning:

• ​Gendanne eksisterende komponenter: Brug den originale bredspændingsstrømforsyningsmoduls evne til at udgive 300V DC højspænding midlertidigt, specifikt til at drage bryderengagement.
• ​Tilføj nye komponenter: Introducer en selvstændig, lavpris 12V DC regulér strømforsyningsmodul dedikeret til at opretholde bryderengagement efter aktivering.
• ​Kritisk kontrol: Øjeblikket bryderen pålideligt engagerer, kontroller kredsløb automatisk skære strømmen til den originale modul, hvilket sikrer, at den kun opererer kortvarigt. Dette forebygger brande forårsaget af langvarig drift i højspændingsmode.

​2. Nøglekomponenter og -funktioner i det ombyggede system​

• ​Original bredspændingsstrømforsyningsmodul: Genbruges til at levere kun midlertidig 300V engagement spænding.
• ​Ny 12V DC strømforsyningsmodul: Ansvarlig for at levere vedvarende 12V hold spænding, installeret uden for startkabinet i et godt ventilerede område.
• ​Isolerende dioder (2 stk)​: Isolerer 300V og 12V strømkilder for at forhindre gensidig støj og tilbageflyd.
• ​Kontrolrelæ (KA1)​: Leverer logiske kontrolsignal til at sikre sekventiel udførelse af driftsprocessen.
• ​Anti-bouncing kredsløb: Tjener som en sikkerhed redundans design for at forhindre gentagen "engagement-afkobling" cyklus af bryderen under abnormale betingelser.

​IV. Ombygningsresultater​
Denne tekniske ombygning har givet betydelige økonomiske og driftsmæssige fordele:

1. ​Betydelig kostnedsreduktion: Tilføjelsen af en ny 12V strømforsyningsmodul (ved ca. RMB 100 pr. enhed) erstattede den originale bredspændingsmodul (ved ca. RMB 5.000 pr. enhed), hvilket drastisk reducerede vedligeholdelseskost pr. enhed og leverede en høj return on investment.
2. ​Optimeret driftsmiljø: Den nye 12V modul er installeret uden for kabinet, hvilket betydeligt forbedrede varmeafgivelsen og gjorde det bekvemt online status overvågning og vedligeholdelse.
3. ​Forlænget udstyr levetid: Den originale modul opererer kun kortvarigt, hvilket betydeligt reducerede slitage. Den nye modul opererer i et ideelt miljø, hvilket sikrer lang levetid. Den samlede løsning forlænger betydeligt KC2 strømforsynings systems service levetid.
4. ​Høj fleksibilitet: Denne løsning kan implementeres enten som en reparationsforanstaltning efter den originale modul mislykkes eller som en forebyggende teknisk opgradering før mislykkes, hvilket giver fleksibilitet uanset den originale moduls tilstand.
5. ​Bevist driftsstabilitet: Praktisk drift har demonstreret løsningens pålidelighed og effektivitet. Den første batch af ombyggede enheder har opereret stabil over to år uden nogen nedetid forårsaget af KC2 strømforsyningsproblemer, fuldt validerer løsningens overlegenhed.