Tekninen muuntolaukaisu ratkaisu tyhjiökontaktorin KC2 voimonmoduulin vikaan

1. Projektin tausta ja ongelman yleiskuva​
   Korkeatehoisen ilmanpumppun ajoon käytetään 10kV keskijännitevirtaa, ja sen käynnistyskaappi on alun perin suunniteltu automuuntajan avulla tapahtuvaan jännitetason alentavaan käynnistymismenetelmään. Käynnistysprosessi koostuu kahdesta vaiheesta:

1. ​Käynnistysvaihe: Tyhjiökontaktori KC1 kytketään ensin sulkemalla automuuntajan tähtipiste lyhyyspiirittäin, mikä mahdollistaa moottorin käynnistyksen 7kV jännitteellä.
2. ​Ajovaihe: Käynnistysprosessin jälkeen KC1 irrotetaan, ja tyhjiökontaktori KC2 kytketään sulkemalla automuuntaja ja yhdistämällä 10kV päävirtapiiri, mikä mahdollistaa moottorin toiminnan täysiin jännitteeseen.

​Ydinongelma: Todellisessa toiminnassa KC2-kontaktorin spoolin sähkönnityksestä vastaavan laajavirtapaketin virheitä esiintyy usein. Tämän paketin epäonnistuminen johtaa kontaktorin spoolin sähkövirran katkeamiseen, mikä aiheuttaa KC2:n epätavallisen irrotumisen ja tuotantolaitteiden ennättämättömän pysähtymisen, mikä vaikuttaa huomattavasti tuotannon vakautta ja tehokkuutta.

Alkuperäinen laajavirtapaketti on vahvistettu suodatuslaitte, jolla on seuraavat ytimekkäät ominaisuudet ja vaatimukset:

• ​Dynaaminen ulostulovolttiluvun vaihto: Sen täytyy antaa välittömästi 300V DC korkea jännite AC-syötteen pohjalta kontaktorin kytkemiseksi. Kytkemisen jälkeen sen täytyy tarkasti vaihtaa noin 15ms kuluttua 12V DC matala jännite pitääksensä kontaktorin kytkettyä. Jos vaihtoaika on liian lyhyt, kontaktoria ei voida luotettavasti kytkää; jos liian pitkä, se voi polttaa särkyvälistän.
• ​Vaihtovastekausimekanismi: Vaihto tapahtuu tulostusvirran havaitsemisen perusteella. Kun havaitaan korkea virta (mikä viittaa kontaktorin kytkemiseen), se vaihtaa 12V:een 15ms kuluttua; jos virtaa ei havaita, se jatkaa 300V:n tuottamista.

​II. Syyanalyysi virheelle​
​Suora syy: Paikan päällä tehdyn tarkastuksen perusteella paljastui, että moduulissa oli toistuva särkyvälistän polttuminen. Ytimessä oleva vika oli sisäisen piirin ikääntyminen, mikä esti ajallisesti sopivaa 300V:n ja 12V:n välistä jännitetason vaihtoa kontaktorin kytkemisen jälkeen. Tämä johti jatkuvaan 300V:n korkeajänniteen tuottamiseen, mikä lopulta aiheutti särkyvälistän polttumisen ja moduulin epätoimivuuden.

​Juurenpäiset syyt:

1. ​Huono lämpövedenpoisto-olo: KC2-kontaktori ja sähkönnityspaketti asennetaan käynnistyskaappiin, joka on suljettu rajoitetulla ilmanvaihdolla ja lämpövedenpoistolla.
2. ​Huollon suunnitteluvika: Teknisen suojan vuoksi laitemuodostaja kapseloiti koko moduulin, mikä vielä lisäsi lämpövedenpoiston hankaluutta. Moduuli on toiminnassa aina sähköllä, ja korkealämpöisyissä ympäristöissä elektroniset komponentit iäntyvät nopeasti, mikä johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen ja lopulta normaalin vaihtofunktion menetykseen.

​III. Ratkaisu ja toteutus​
​1. Ytimekkää muutosmenetelmää​
Hylätään alkuperäisen moduulin "kaksitoiminnallinen" suunnitelma (korkeajännitteen kytkeminen ja matalajännitteen säilyttäminen), joka on kalliita ja altis virheille. Otetaan käyttöön toiminnon eriyttävä ratkaisu:

• ​Vanhojen komponenttien uudelleenkäyttö: Hyödynnetään alkuperäisen laajavirtapaketin kykyä tuottaa hetkellisesti 300V DC korkea jännite, erityisesti kontaktorin kytkemiseksi.
• ​Uusien komponenttien lisääminen: Tuodaan mukaan itsenäinen, edullinen 12V DC säädetty sähkönnityspaketti, joka on omistautunut pitämään kontaktorin kytkettyä aktivoinnin jälkeen.
• ​Kriittinen ohjaus: Heti kun kontaktori kytketään luotettavasti, ohjauspiiri katkaisee automaattisesti alkuperäisen moduulin sähkönnityksen, varmistamalla, että se toimii vain lyhytaikaisesti. Tämä estää polttumisen pitkäaikaisen korkeajänniteen tilan vuoksi.

​2. Muutetun järjestelmän keskeiset komponentit ja toiminnot​

• ​Alkuperäinen laajavirtapaketti: Uudelleen käytetty tarjoamaan vain hetkellinen 300V kytkemisjännite.
• ​Uusi 12V DC sähkönnityspaketti: Vastuussa jatkuvasta 12V pidätyksenvirtasta, asennettu käynnistyskaappin ulkopuolelle hyvin puhdasilmässä.
• ​Erikoistetut dioodit (2 kpl)​: Erisivat 300V ja 12V virtalähteet, estääksesi niiden keskinäisen häiriön ja takaisinvirtauksen.
• ​Ohjausrelé (KA1)​: Tarjoaa loogisia ohjausmerkkejä, varmistaakseen toimintamenetelmän järjestelmällisen suorittamisen.
• ​Puristusvarmuuskierros: Toimii turvallisuusrutiinin päälle, estääksesi kontaktorin toistuvaa "kytkeminen-irrotus"-syklia epätavallisten olosuhteissa.

​IV. Muutoksen tulokset​
Tämä tekninen muutos on tuonut merkittäviä taloudellisia ja toiminnallisia etuja:

1. ​Merkitsevä kustannussäästö: Uuden 12V sähkönnityspaketin lisääminen (noin 100 RMB per kpl) korvasi alkuperäisen laajavirtapaketin (noin 5 000 RMB per kpl), mikä drastisesti vähensi yksikkökustannuksia ja tuotti korkean investointituoton.
2. ​Toimintaympäristön optimointi: Uusi 12V paketti asennetaan kaappin ulkopuolelle, mikä paransi huomattavasti lämpövedenpoistoa ja mahdollisti yksinkertaisen online-tilan valvonnan ja huollon.
3. ​Laitteiden elinkaaren pidentäminen: Alkuperäinen moduuli toimii vain lyhytaikaisesti, mikä vähensi huomattavasti kulutusta. Uusi moduuli toimii ideaaleissa oloissa, mikä takaa sen pitkäikäisyyden. Kokonaisratkaisu merkittävästi piteni KC2-sähkönnitysjärjestelmän käyttöikää.
4. ​Korkea joustavuus: Tämä ratkaisu voidaan toteuttaa joko korjaustoimenpiteenä alkuperäisen moduulin epäonnistumisen jälkeen tai ennaltaehkäisevänä teknologiseksi päivitykseksi ennen epäonnistumista, tarjoten joustavuutta riippumatta alkuperäisen moduulin tilasta.
5. ​Todistettu toiminnallinen vakaus: Käytännön toiminta on osoittanut ratkaisun luotettavuuden ja tehokkuuden. Ensimmäinen muutetun laitteen erä on toiminut vakaina yli kaksi vuotta ilman mitään KC2-sähkönnitysaiheuttua pysähtymistä, mikä täysin vahvisti ratkaisun etulyöntiaseman.