粗轧入口辊道电机故障诊断及解决措施

中图分类号： TM307+.1 文献标识码： A 文章编号：

轧机辊道系统是轧钢设备中必不可少的组成部分，其运行的流畅与否直接影响轧机生产的速度和质量。唐钢第一钢轧厂1700生产线粗轧机采用可逆轧机进行轧钢作业，这样就需要轧机入口和出口辊道的数量足够多，才能保证轧钢过程中钢板有足够的展开长度。1700生产线近年来，粗轧机入口辊道经常出现辊道电机大量损坏的问题，仅不到一年时间就损坏报废辊道电机10 多台，导致加热炉出坯不畅，制约生产。作者通过认真观察和分析，找到设备损坏原因，及时采取改进设备、规范操作等措施，成功解决了辊道减速机和电机大量损坏的难题。

设备介绍

粗轧入口辊道电机的控制部分主要是变频器，在生产过程中电机需要频繁进行正转和反转，这就需要变频器工作可靠。变频器的工作原理如图二：

图二

整流器的功率元件是可控硅, 组成两个反并联运行三相全控桥,一个是整流桥, 一个是回馈桥。逆变器的功率元件是双基极晶体管IGBT,由此组成逆变桥。在整流器和逆变器之间由直流母排和耦合电容器连接。所有变频器都通过PROFIBUS 网与PLC 连接, 实现远程通讯, 由PLC 控制变频器的启动和停止以及电机的运转速度。

二、电机损坏原因分析

通常电机故障包括过电流( 过载) 、短路、缺相、接地等故障。但是粗轧入口所损坏电机却绝大部分为电机接手螺栓切断及定子外壳开裂，而不是绕组烧坏。对电机损坏原因分析如下：

1、我们首先考虑设计制造问题

通过对辊道设计图纸进行分析，发现设计合理没有任何缺陷，通过对辊道基础的实际测量发现满足设备安装的精度要求，通过3次改变电机型号和制造厂家损坏现象依然存在，基本可以排除电机设计制造问题。

2、输送弯曲板坯造成的强烈冲击

调查发现，每当辊道上输送向外弧方向弯曲的板坯时，对辊子所产生的冲击相当大，这种冲击直接传递到辊道电机上，短期内就会造

成电机法兰及定子外壳开裂，重者直接造成电机接手螺栓切断，电机脱落。如图3 所示

向下弯的铸坯头到达第5 根辊子时，坯头直接撞在5#辊的侧面，且撞击点越靠近A 点冲击力越大，即坯子越弯冲击力越大，之后坯子沿5#辊上升整个铸坯的重量都压在了1#与5#辊上。当坯尾过1#辊后，铸坯大约20 t 的重量瞬间落在了2# 辊和5# 辊上。如此类推，不仅会对整个出坯辊道及电机都会带来损害，而且使受力的2 台电机超负荷运行。

3、 手动操作不规范

辊道分组控制要求板坯所在一组辊道在启动前必须先同方向启动板坯要去方向的前方一组辊道，操作人员因各种原因不按要求操作，往往会出现坯子从一组辊道到达另一组辊道时，另一组辊道没有及时启动，造成对带电磁制动器的电机损坏，甚至后一组辊道运行方向与前一组辊道转向相反，造成两组辊道都受到很大冲击损坏电机。

这样弯坯在辊道上运行会对辊道电机造成一定的冲击，长期积累就会损坏电机。

4、电机起动困难

电机运行时阻力加大或电源缺相，都可以造成起动困难，运行阻力加大，可查找机械故障。而造成缺相是由于电气原因造成的，如电缆断线或点击的某相绕组断路，此时可用万用表测量电机三相绕组间的电阻是否相等。

5、感受电机的振动情况

可以用探针对电机两端的轴承处进行试听，电机轴承损坏时噪声明显增大，有振动的现象。如果轴承已经损坏则必须进行处理，否则电机很容易损坏。

6、电机热保护设计不合理

在大量损坏的电机中，我们发现约10% 的电机是由于常时间过载或堵转后热保护装置没有动作而造成定子绕组烧坏。( 1) 入口辊道采用1 台变频器带6台电机的控制方式，每台电机设一个检修用空气开关。额定电流16 A 的7.5 kW 电机使用32 A 空开，额定电流21 A 的11 kW 电机使用50 A 空开，致使某1 台或几台电机在过负荷或堵转时变频器没有达到保护电流，导致电机没有得到有效的保护而烧坏。( 2) 夹送辊道电机为2 台11 kW 电机公用一个55 ～ 70 A 热继电器，虽然节约了施工成本，但当坯子压在其中一台电机上时，则一台电机处于过载而另一台处于空转状态。这样热继电器对于过载的电机不能起到有效的保护而造成电机烧坏，不仅影响了正常送坯，而且还增加了日常维护成本和维护工作量。

三、解决措施

1、优化工艺参数

通过对除鳞冷却水进行优化，在工艺许可的范围内减少坯头及坯尾的配水量，特别是外弧配水量。实践证明，通过这种方法，有效地控制了坯头、坯尾在冷却时发生的弯曲变形，减少了对辊道的冲击，起到了保护辊道电机的作用。加强操作规程培训，做到培训合格后再上岗操作，不违章操作。

2、 改造不合理的过载保护装置

对于辊道传动，调速装置、开关及电机的容量及过电流保护要匹配; 调速装置与每台电机之间要配置过载与短路保护。

(1) 将入口辊道电机的32 A 空开改为13 ～ 18A 可调的电机保护专用断路器，将夹送辊道电机的50 A 空开改为18 ～ 25 A 可调节的电机保护专用断路器。

( 2) 对于除鳞辊道上相邻2 个电机共用1 个热继电器的情况，我们将2个电机分开，采取增加18 ～25 A 可调节的电机保护专用断路器的方式。通过以上的改造虽然降低了辊道电机的过载能力，但却有效地保护了电机，大大减少电机绕组损坏现象。

3、加强点检

加强对辊道电机、轴承座和辊道机械框架点巡检，防止轴承漏油、缺油的情况发生。一旦开关跳电，必须对该电机及其电缆进行检查，确认正常后方可送电。发现违章作业立即制止，发现隐患及时处理。除以上几点外，我们还将辊道上面所有的甘油改成油气，这样可以保证每一个轴承的点都能得到充足的油，避免出现由于缺油造成轴承烧死，最终影响电机正常运转的事故。粗轧入口辊道目前有26台电机是接触器控制，如果我们采用变频器控制降速度是可以实现的。我们将这些接触器全部改为变频控制器这样就将高速由50 Hz 全部降至30 Hz，降低了辊道速度，从运行情况看速度降低后冲击力减小很多，效果明显。

结束语

总之, 我们通过对粗轧入口辊道电机维护应注意以下几点: 做好预防性维护, 定期检查辊道电机及线路的对地绝缘; 当变频传动系统发生故障, 原因难于确认时, 应首先检修电机及线路是否接地, 这样可以大大减少故障诊断时间; 深入学习变频传动的知识, 积累经验, 使维护人员具有根据现场故障信息和现象综合分析事故的能力。

顾绳谷电机及拖动基础［M］北京: 机械工业出版社， 2007．

陈延镖 钢铁企业电力设计手册[M] 北京:冶金工业出版社, 1996

作者简介：

孙达伟（1985- ）男，汉，黑龙江哈尔滨人，唐钢第一钢轧厂，助理工程师，本科学历，电气自动化。