我公司石灰石礦新破碎系統HDX型鋼繩芯膠帶輸送機(下簡稱下山皮帶)帶寬1m,機長676m,高度差100m,傾角12°～15°,速度2m/s,輸送量600t/h,是該礦*的一條石灰石下山輸送線,是全廠生產工藝的咽喉。在它投產使用兩年之后,突然接連三次發生飛車事故,損壞380V、215kW繞線式電動機2臺,造成了很大損失。通過對事故分析發現,飛車是由于控制系統設計選型疏忽造成的。 
1 事故表現 
根據現場調查了解,有以下幾點事故現象可作為事故分析的依據和出發點。 
(1)下山皮帶使用的前兩年沒有飛車現象,但*次出現飛車事故之后,又接連二次發生飛車事故。 
(2)三次飛車事故規律基本相同,都是在重載開車的過程中發生的; 
(3)事故后拆開電機檢查,轉子繞組被嚴重甩散并將定子繞組擦傷和拉斷,但卻沒有通常所見的被電流短路燒焦的痕跡,這說明飛車時電機處在斷電狀態; 
(4)為維持生產,現場改用380V、215kW鼠籠型電機,同時將系統原設計的超速保護延時由2s縮為0.1s之后,飛車情況得以抑制。 
2 事故分析 
2.1 原電控系統簡介 
2.1.1 硬件配置 
為確保運行可靠性，系統硬件配置比較*。如：采用三菱FX2系列PLC，有利于減少繼電器系統的故障率；采用兩套各自獨立的無觸點脈沖計數測速裝置并用，并以軟件進行測控，可避免測速環節引發電氣故障；主機采用真空接觸器供電，有利于提高接觸器的使用壽命等等。但是，從調查中發現，硬件設計有欠妥的地方，例如PLC輸出Y120與600A真空接觸器的采用直流24V HH52P型小型靈敏繼電器，其觸點容量明顯不夠，現場將觸點接成并聯使用，觸點仍然燒傷嚴重。  　 
2.1.2 軟件設計 
為提高運行平穩性,系統設計了兩套剎車裝置,其中氣控盤式制動器為主,電液閘瓦制動器為后備,通過程序控制制動器輸出力矩,使下山皮帶在啟動和制動過程均有適量的制動力矩的調節,有利于升速降速的平穩。另外,對于異常運行,包括超速均有相應的保護程序。但是,軟件設計也存在嚴重疏忽,例如工作在再生制動狀態下會因電機失電而引發飛車事故,僅以超速保護作為防范,顯然不夠,而且將超速保護加2s的延時,也是沒有根據的。 
2.2 事故診斷 
2.2.1 引起飛車的直接原因 
下山皮帶開車程序部分梯形。其工作步驟是:發出開車指令后在各種就緒信號、聯鎖信號都正常的前提下,首先松開剎車、接著測速,若電機速度n=0,即皮帶無滑動,由M73作輕載啟動,電機先電動狀態再轉入再生制動狀態;若n≠0,即皮帶有滑動,為重載啟動,此時,先不給電機上電,而是等到滑行達到電機等于或大于同步轉速時,再由M78、M79使電機上電,直接進入再生制動狀態。若一切正常,則電機制動力矩與負載下滑力矩相平衡,皮帶按設計的2m/s勻速運轉。但是,若Y120上電指令發出后,真空接觸器CKJ5不能如期合閘,則電機不能得電,也不會建立制動力矩,于是負載就會在重力加速度的作用下產生飛車。引起真空接觸器不能及時合閘的直接原因就是由于HH52P小型靈敏繼電器觸點被燒壞所致,特別是處在接觸器合閘期間電流較大更易引起接觸不良,所以出現飛車是必然的。由于HH52P的觸點是經過較長時間使用之后逐漸燒壞的,這就證明了為什么投產的前兩年未發生飛車事故。  　 
2.2.2 超速保護的虛設 
本來超速保護可以對飛車加以抑制,但不適當的增加超速保護延時,又使其如同虛設。假設Y120發出上電指令后接觸器接不通而產生超速,從超速響應到剎車動作約需2.5s的時間,其中2s為軟件設計確定的保護延時,0.5s為測速采樣周期,2.5s之后下山皮帶速度為: 
V=V0+gt=2+9.8sin(12°～15°)×2.5=7.09～8.35(m/s) 
即可達到正常運行速度的3.6～4.2倍,同樣負載的瞬時功率也隨之增到額定功率的3.6～4.2倍。已知制動裝置的zui大制動力矩為5400N·m,為電機額定轉矩的2.6倍,大大低于超速的倍數,所以此時制動裝置的作用已無法實現。 
3 改進措施 
3.1 下山皮帶主電機選型改為高壓鼠籠電機 
選用繞線式電機主要是為了提高啟動轉矩和降低啟動電流,多用于啟動相當困難的場合,例如起重、上山皮帶等,而下山皮帶沒有這些矛盾,*可以選用鼠籠電機。實踐證明,鼠籠電機抗甩能力強,更適合于有飛車危險的場合。采用高壓電機,則可使控制系統更為簡化,不僅可以解決啟動問題,而且還可降低山上變壓器容量,提高運行的經濟性和可靠性。應用JS128-6、380V、215kW鼠籠電機后,一直使用很好。 
3.2 系統增加飛車預防程序 
下山皮帶僅設超速保護是不夠的,因為它只不過是事故發生后的一種補救措施,如若超速動作值整定不當,電機仍有可能被甩壞,事故還是要發生。應采取措施將事故杜絕在萌芽之中。因飛車是由于接觸器未及時合閘引起的,我們設計防飛車程序插入主程序中。 
X107為真空接觸器輔助觸點,當Y120上電指令發出后,若真空接觸器不動作即啟動T54延時0.5s轉入停車操作,制動裝置立即啟動,電機來不及升速就被剎住。其中0.5s是按測速采樣周期選定,若接觸器動作時間大于0.5s,則應稍大一點。 
3.3 換大容量中間繼電器 
原系統HH52P型繼電器觸點容量太小,是飛車事故的隱患,更換為D251-22、24V中間繼電器。 
3.4 取消原系統超速保護延時 
原系統超速保護設置延時沒有必要,應予取消。除外,原系統就緒信號反常所設置的保護,如熱繼電器動作、空氣開關跳閘等的延時也取消。