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摘 要：在钢铁企业中，高炉是炼铁厂最重要的设备，而铁水摆动溜槽是高炉出铁场系统中的关键设备。实际生产中要求该设备性能可靠，操作简单，检修方便。该文从某钢厂实际生产情况出发，首先阐述了铁水摆动溜槽的工作原理，之后分析了其电气故障频发的原因，重点介绍了降低故障频发的措施，最后分析了改善后的效果。提出了如何通过电气系统技术改造的方法，达到降低铁水摆动溜槽故障率的目的，实施效果良好。
关键词：电气系统 技术改造 铁水摆动溜槽 降低 故障率
中图分类号：F424 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（b）-0046-02
高炉出铁时，铁水流经铁水沟进入摆动溜槽，通过摆动溜槽的左右摆动，改变铁水流动方向，并根据流量调整落点，使铁水准确流入到铁水罐中，运往炼钢厂进行下一步工序的生产。高炉出铁的铁水温度高达1 500多℃，摆动溜槽故障可能会导致铁水外溢，烧毁运铁铁路及运铁罐车。这会直接影响高炉的生产节奏，进而影响全厂的生产进度。因此，降低铁水摆动溜槽故障率，能够保障高炉按时出铁，对顺利生产起着举足轻重的作用。
1 铁水摆动溜槽的工作原理
铁水摆动流槽由驱动装置、连杆、托架和壳体等组成，驱动装置由电机、减速器和手轮等部件组成。正常工作时，由接触器控制电机正反转动作，电机提供需要的动力，传递给减速器，经过减速器降低转速，提高传动力矩，连杆传递，推动托架在一定角度的摆动，实现摆动溜槽壳体左右随着摆动，将铁水放到铁水罐中，满足高炉生产需要。操作过程中，操作人员按动电机正转或反转控制按钮，根据铁水罐中铁水量控制按动按钮的时间，待铁水罐装满铁水，松开按钮，通过电机正反转的点动控制，完成溜槽左右摆动动作。
2 铁水摆动溜槽电气故障频发原因
从实际生产运行情况看，铁水摆动溜槽故障频发的主要因素是电气系统故障。其中电机及与电机相关的系统故障是主要诱因。
2.1 电气设备选型不合理
2.1.1 接触器选型不合理
设计人员设计时，对现场的实际运行工况考虑不全，造成接触器选型不合理。电机额定电流为21.3 A，起动电流为43～69 A，而接触器额定电流仅25 A。由于电机经常在点动状态下工作，频繁起动，电流较大，而接触器额定电流较小，即额定容量偏小，接触器触头容易粘连损坏。
2.1.2 按钮控制不合理
控制电机正反转的按钮（控制手柄）为嵌入式按钮，需操作人员用手指按入按钮孔内10～18 mm。一方面，操作人员操作不方便；另一方面，按钮动作行程较长，容易造成按钮虚接，使接触器抖动损坏，电机拖动的溜槽频繁地左右摆动无法停止，使铁水外溢。
2.2 操作人员操作不规范
岗位工操作方法不规范，随意性较大。溜槽摆动时，操作人员经常连续快速切换点动按钮或手指用力不足，造成接触器连续快速动作，触头拉弧严重，容易造成接触器触头烧蚀或粘连，致使接触器损坏。经常发生因接触器粘连导致溜槽过位，而使铁水无法倒入铁水罐中，损坏轨道等事故。
2.3 电机配套设备不齐全
摆动溜槽配用电机为绕线式抱闸电机，没有配用电阻器。电机起动电流为43～69 A，起动电流较大，无配用电阻器则不能有效降低起动电流。较大的起动电流会产生较大的线路压降，减小电机的起动转矩，影响电机本身的起动；还会使电机绕组发热，缩短电机使用寿命。
2.4 电气控制回路安全措施不完善
控制回路只能控制电机正转或反转，且均为点动控制。即操作人员点动电机正转按钮时，电机正转；点动电机反转按钮时，电机反转；不按按钮时，电机停转。未设计单独的急停装置。如接触器因电流过大，意外粘连，会导致电机一直正转或者反转，造成溜槽长时间连续动作，无法停止，而发生各种事故。
3 降低故障频发措施
3.1 选用合适的电气设备
3.1.1 更换合适的接触器
原接触器额定电流仅25 A，而电机额定电流为21.3 A，起动电流为43～69 A，接触器触点容量明显不足。故将额定电流为25 A的接触器更换为额定电流32 A的接触器，提高接触器触点容量。能够有效解决点动操作过程中瞬间电流过大，触头间拉弧严重的问题，保护好接触器。
3.1.2 更换新型手柄
将原来嵌入式按钮更换为NP3-1A型控制手柄。此控制手柄轻小灵便、易于操作，可避免嵌入式按钮动作行程较长的问题。
3.2 改造设备规避人为因素风险
对于操作人员不按规范操作的问题，首先要从管理上制定切实有效的管理措施；更要从设备改造的角度出发，从根本上解决问题。原接触器触頭在操作人员点动控制按钮时，会马上接通或者断开。现加装延时触头，延时时间为0.1～3 s，防止接触器连续快速动作。比如，电机刚刚正转，操作人员突然点反转，电机会延时一段时间才能反转，有效地保护电机，规避操作人员胡乱操作的风险。
3.3 合理改装电气设备
在公式中：U1为电机定子相电压；R1， X1为电机定子相电阻、相电抗；R2，X2为电机转子相电阻、相电抗折算值。由（1）、（2）两式可知，在电机转子回路中串入电阻器，增加适当的转子电阻值，既能降低起动电流，又能提高起动转矩，有效改善电机机械特性，电机抗过载能力增强。因此，在此电机控制装置转子回路中串入起动电阻，能够增加电机起动转矩，同时降低起动电流，延长电机使用寿命。
3.4 增加安全防护措施
在原有的只能进行电机正转或反转控制基础上。在电机主控制回路中，加装主回路控制接触器，在控制回路中，加装相应的接触器和控制开关。且加装的主回路接触器容量大于正、反转接触器容量，在主回路中，加装的接触器主触点在控制电机正反转的接触器主触点之前，当电机正反转控制出现问题时，能够及时切断主回路控制电源，保护电机。
4 改善后效果
通过以上对铁水摆动溜槽电气故障频发原因的分析，进行电气系统技术改造，取得了较好的效果。首先，电机起动电流由43～69 A降至17～35 A，损坏率明显降低；其次，加装的接触器延时触头延时时间长达3 s，有效避免了接触器因连续快速动作导致损坏的问题；最后，即使快速连续点动按钮，接触器仍断续动作，触头不易拉弧，接触器损坏率几乎为零。不仅降低了因电气系统故障导致的铁水摆动溜槽故障率，还延长了电气设备使用寿命，节省了备件费用。操作人员操作方便，动作可靠，且可随时切断主电源，保障设备安全，避免发生因摆动溜槽故障造成铁路及铁水罐车损坏的事故。设备安全性显著提高，保障高炉准时出铁，使生产顺利进行。
参考文献
[1] 杨宗兴.一种兑铁水溜槽车[J].机械工程师，2015（1）：259-260.
[2] 饶宜萍.探讨钢铁厂电气设备故障的诊断与维护[J].电子世界，2016（4）：175-177.
[3] 赵承荻，王玺珍，宋涛.电机与电气控制技术[M].4版.北京：高等教育出版社，2014.
关键词：电气系统 技术改造 铁水摆动溜槽 降低 故障率
中图分类号：F424 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（b）-0046-02
高炉出铁时，铁水流经铁水沟进入摆动溜槽，通过摆动溜槽的左右摆动，改变铁水流动方向，并根据流量调整落点，使铁水准确流入到铁水罐中，运往炼钢厂进行下一步工序的生产。高炉出铁的铁水温度高达1 500多℃，摆动溜槽故障可能会导致铁水外溢，烧毁运铁铁路及运铁罐车。这会直接影响高炉的生产节奏，进而影响全厂的生产进度。因此，降低铁水摆动溜槽故障率，能够保障高炉按时出铁，对顺利生产起着举足轻重的作用。
1 铁水摆动溜槽的工作原理
铁水摆动流槽由驱动装置、连杆、托架和壳体等组成，驱动装置由电机、减速器和手轮等部件组成。正常工作时，由接触器控制电机正反转动作，电机提供需要的动力，传递给减速器，经过减速器降低转速，提高传动力矩，连杆传递，推动托架在一定角度的摆动，实现摆动溜槽壳体左右随着摆动，将铁水放到铁水罐中，满足高炉生产需要。操作过程中，操作人员按动电机正转或反转控制按钮，根据铁水罐中铁水量控制按动按钮的时间，待铁水罐装满铁水，松开按钮，通过电机正反转的点动控制，完成溜槽左右摆动动作。
2 铁水摆动溜槽电气故障频发原因
从实际生产运行情况看，铁水摆动溜槽故障频发的主要因素是电气系统故障。其中电机及与电机相关的系统故障是主要诱因。
2.1 电气设备选型不合理
2.1.1 接触器选型不合理
设计人员设计时，对现场的实际运行工况考虑不全，造成接触器选型不合理。电机额定电流为21.3 A，起动电流为43～69 A，而接触器额定电流仅25 A。由于电机经常在点动状态下工作，频繁起动，电流较大，而接触器额定电流较小，即额定容量偏小，接触器触头容易粘连损坏。
2.1.2 按钮控制不合理
控制电机正反转的按钮（控制手柄）为嵌入式按钮，需操作人员用手指按入按钮孔内10～18 mm。一方面，操作人员操作不方便；另一方面，按钮动作行程较长，容易造成按钮虚接，使接触器抖动损坏，电机拖动的溜槽频繁地左右摆动无法停止，使铁水外溢。
2.2 操作人员操作不规范
岗位工操作方法不规范，随意性较大。溜槽摆动时，操作人员经常连续快速切换点动按钮或手指用力不足，造成接触器连续快速动作，触头拉弧严重，容易造成接触器触头烧蚀或粘连，致使接触器损坏。经常发生因接触器粘连导致溜槽过位，而使铁水无法倒入铁水罐中，损坏轨道等事故。
2.3 电机配套设备不齐全
摆动溜槽配用电机为绕线式抱闸电机，没有配用电阻器。电机起动电流为43～69 A，起动电流较大，无配用电阻器则不能有效降低起动电流。较大的起动电流会产生较大的线路压降，减小电机的起动转矩，影响电机本身的起动；还会使电机绕组发热，缩短电机使用寿命。
2.4 电气控制回路安全措施不完善
控制回路只能控制电机正转或反转，且均为点动控制。即操作人员点动电机正转按钮时，电机正转；点动电机反转按钮时，电机反转；不按按钮时，电机停转。未设计单独的急停装置。如接触器因电流过大，意外粘连，会导致电机一直正转或者反转，造成溜槽长时间连续动作，无法停止，而发生各种事故。
3 降低故障频发措施
3.1 选用合适的电气设备
3.1.1 更换合适的接触器
原接触器额定电流仅25 A，而电机额定电流为21.3 A，起动电流为43～69 A，接触器触点容量明显不足。故将额定电流为25 A的接触器更换为额定电流32 A的接触器，提高接触器触点容量。能够有效解决点动操作过程中瞬间电流过大，触头间拉弧严重的问题，保护好接触器。
3.1.2 更换新型手柄
将原来嵌入式按钮更换为NP3-1A型控制手柄。此控制手柄轻小灵便、易于操作，可避免嵌入式按钮动作行程较长的问题。
3.2 改造设备规避人为因素风险
对于操作人员不按规范操作的问题，首先要从管理上制定切实有效的管理措施；更要从设备改造的角度出发，从根本上解决问题。原接触器触頭在操作人员点动控制按钮时，会马上接通或者断开。现加装延时触头，延时时间为0.1～3 s，防止接触器连续快速动作。比如，电机刚刚正转，操作人员突然点反转，电机会延时一段时间才能反转，有效地保护电机，规避操作人员胡乱操作的风险。
3.3 合理改装电气设备
在公式中：U1为电机定子相电压；R1， X1为电机定子相电阻、相电抗；R2，X2为电机转子相电阻、相电抗折算值。由（1）、（2）两式可知，在电机转子回路中串入电阻器，增加适当的转子电阻值，既能降低起动电流，又能提高起动转矩，有效改善电机机械特性，电机抗过载能力增强。因此，在此电机控制装置转子回路中串入起动电阻，能够增加电机起动转矩，同时降低起动电流，延长电机使用寿命。
3.4 增加安全防护措施
在原有的只能进行电机正转或反转控制基础上。在电机主控制回路中，加装主回路控制接触器，在控制回路中，加装相应的接触器和控制开关。且加装的主回路接触器容量大于正、反转接触器容量，在主回路中，加装的接触器主触点在控制电机正反转的接触器主触点之前，当电机正反转控制出现问题时，能够及时切断主回路控制电源，保护电机。
4 改善后效果
通过以上对铁水摆动溜槽电气故障频发原因的分析，进行电气系统技术改造，取得了较好的效果。首先，电机起动电流由43～69 A降至17～35 A，损坏率明显降低；其次，加装的接触器延时触头延时时间长达3 s，有效避免了接触器因连续快速动作导致损坏的问题；最后，即使快速连续点动按钮，接触器仍断续动作，触头不易拉弧，接触器损坏率几乎为零。不仅降低了因电气系统故障导致的铁水摆动溜槽故障率，还延长了电气设备使用寿命，节省了备件费用。操作人员操作方便，动作可靠，且可随时切断主电源，保障设备安全，避免发生因摆动溜槽故障造成铁路及铁水罐车损坏的事故。设备安全性显著提高，保障高炉准时出铁，使生产顺利进行。
参考文献
[1] 杨宗兴.一种兑铁水溜槽车[J].机械工程师，2015（1）：259-260.
[2] 饶宜萍.探讨钢铁厂电气设备故障的诊断与维护[J].电子世界，2016（4）：175-177.
[3] 赵承荻，王玺珍，宋涛.电机与电气控制技术[M].4版.北京：高等教育出版社，2014.