水泥廠電氣故障的查找

　　現(xiàn)代化新型干法水泥生產線生產過程的連續(xù)性強，要求各主要生產環(huán)節(jié)穩(wěn)定、協(xié)調、高效，因此對電氣設備的安全運行也提出了相當高的要求。此外，水泥生產企業(yè)屬于高耗能企業(yè)，電機種類多，容量大，電壓級別高，分布面廣，自動化程度高，從而使電氣設備的維護難度大。很多維護人員面對控制回路復雜的電氣設備，往往無從下手，對電壓級別高、容量大的設備又不敢動手。許多從事實際工作的電氣工作者都有這種體會。電氣故障出現(xiàn)的范圍很廣，現(xiàn)象千變萬化，隨機性強，難于查找。本文就談一下水泥廠電氣故障查找的幾點經驗，以供參考。

　　1、電源故障的查找   

　　遇到復雜電氣故障，查找電氣故障應先從根源查起，才能標本兼治。電源故障往往具有其自身的一些特點。

　　1.1、電源故障是電氣裝置的整體性故障    

　　無論是電路故障，還是設備故障，就故障范圍而言，都屬于局部性故障，影響面相對較小，而電源是電路和設備工作之“源”，“源”出了問題，將使整個電路和設備都不能正常工作。因此，電源故障屬于整體性故障。  

　　2006年夏天某日，某生產線多臺高壓電動機開關柜都出現(xiàn)了機構儲能不到位的現(xiàn)象。該廠6kV高壓電動機全部采用某開關廠生產的KYN18A型高壓盤柜(=1250A真空開關)，操作機構屬于彈簧儲能式。由于是多臺電機盤柜都出現(xiàn)這種情況，屬于整體性故障，應考慮系統(tǒng)電源。經查，當時正處于用電高峰期，110kV電網(wǎng)電壓下降較多，變電所值班員未及時調節(jié)總降主變壓器有載調壓開關，致使6kV系統(tǒng)電壓不足，而各高壓盤柜的儲能機構電源來自各柜自身6kV/100V電壓互感器，電壓不足，致使儲能不到位。調節(jié)電壓后，系統(tǒng)正常。

　　1.2、電源故障隱性危險大    

　　在電氣故障中，絕大多數(shù)故障具有明顯的危險性，如線路斷路，設備不能工作；線路短路，短路電流效應明顯。但也有些電源故障現(xiàn)象不明顯，或者說很難從其表現(xiàn)形式找出故障范圍。例如，交流電源波形不符合要求，可使電氣設備發(fā)熱量增加，電機轉速降低等，但其故障的危害性是不可忽視的。

　　1.3、電源故障的偶然因素較小    

　　多數(shù)電源故障不是偶然一兩次出現(xiàn)的，它可能從設備開始運行就出現(xiàn)了。正因如此小，為我們查找電氣故障提供了一個方向。如果某些電氣故障現(xiàn)象長期存在，應從電源方面加以考慮。

　　2、設備和元件電氣故障的查找    

　　設備及其元件是構成電氣裝置的核心部分，它的基本功能是發(fā)送、接收、處理、轉換、執(zhí)行、輸出電能或電信號。電氣故障主要發(fā)生在設備和元件方面。因此，查找設備和元件的電氣故障是最主要的內容。 

　　水泥廠的電氣設備和元件種類繁多，如各種電動機、伺服執(zhí)行器，控制回路中的接觸器、繼電器，自動控制系統(tǒng)的各種溫度、壓力、料位、稱重傳感器，還有水泥工業(yè)的專用儀器，如高溫攝像頭、比色高溫計、氣體分析儀等等，都屬于電氣設備和元件的范疇。其結構、性能、類別、功能等千差萬別，我們實際上很難找到某種固定的模式去查找其中的故障，下面將分類進行介紹。

　　2.1、自動化控制方面

　　2.1.1、系統(tǒng)簡介    

　　我廠用的是日本某公司先進的CS3000DCS系統(tǒng)，其軟硬件組態(tài)功能強大，友好的用戶介面及功能豐富的硬件板卡，靈活性、可靠性以及性價比非常高，而且功能強大的操作軟件及服務器軟件可以保證控制系統(tǒng)流暢地運行于WINDOWS2000平臺。依據(jù)我廠的控制要求，我們在配電控制室安裝12套現(xiàn)場控制站(FCU)，其間用VNET連接并與中控(HIS)進行通訊與控制，具有10 Mb/s通信速度，若使用總線中繼器或光總線中繼器連接，傳輸距離可達20km.。HIS和ENG、HIS間的信息系統(tǒng)用LAN，采用Ethemet?，F(xiàn)場總線采用ESB及ER。生產現(xiàn)場所有儀器儀表的信號都送到所屬各控制站，通過I/O接口卡件處理后送FCS依據(jù)控制策略進行處理和控制。

　　各控制站接收和發(fā)出的信號基本上分為兩大類：數(shù)字量(開關)信號(DI、DO)和模擬量信號(AIAO)。數(shù)字量信號主要包括：現(xiàn)場各MCC控制柜的如“中央就選擇、備妥、運行反饋、故障、限位、測速(皮帶機還有跑偏和拉繩)、執(zhí)行器的限位、力矩，擋板位置、各種探測器報警、現(xiàn)場各溫度開關、壓力開關、‘料位開關’’等；模擬量信號(一般為O～10V或4～20mA)包括：速度、溫度、壓力、流量、液位、料位、行程、擋板執(zhí)行器開度、氣體分析儀的氣體含量、各類秤(皮帶秤、轉子秤、托輥秤、料倉、地磅)的稱重量、喂料量等量。

　　2.1.2、故障的查找  

　　對于水泥生產這一行業(yè)，在某些場合不免會有粉塵、振動、高溫等環(huán)境因素的影響，并且現(xiàn)場信號多由各類接觸器、中間繼電器、測速、各種類型用途的開關、各測量儀器儀表等所產生，它們長時間在惡劣的工作環(huán)境中工作難免出問題，當出現(xiàn)故障時應著重從兩方面查找。

　　2.1.2.1、數(shù)字量信號故障的查找

　　首先應檢查供電電源、控制電源是否正常；根據(jù)故障現(xiàn)象和中控室提供的故障信息綜合分析，重點檢查該設備啟停條件和軟、硬連鎖條件是否具備；該設備控制柜內元件的觸點、接點等接觸是否完好，邏輯控制回路是否完好，接線是否松動；現(xiàn)場控制站內的I/O端子接線是否松動，控制信號是否發(fā)出、信號保險是否熔斷；如是壓力、流量或溫度開關，還要檢查核實現(xiàn)場真實數(shù)值是否達到動作要求；如果是現(xiàn)場智能設備或儀表，還需就地檢查有否故障、報警信息、各項參數(shù)設置是否正確無誤；現(xiàn)場設備是否是故障導致不能啟動，保護裝置是否動作。相信在深入了解設備控制原理的基礎上，結合經驗并依據(jù)以上原則，數(shù)字量信號故障是較容易查找的。

　　2.1.2.2、模擬量信號故障的查找   

　　(1)對于反應為不準確的信號，如溫度，要檢查熱阻、熱偶的插入深度、位置、表面是否結皮、接線是否松動、銹蝕等；若是壓力、流量信號，還要檢查測量管路是否堵塞、泄漏、各閥門位置、變送器是否良好等；如是重量、速度、料位等信號，要檢查傳感器是否良好，接線是否正確緊固，設置是否正確等；若為電參數(shù)信號，則檢查各電壓、電流互感器、變送器是否正常；同時由于受工作環(huán)境影響和電磁干擾等，各類現(xiàn)場儀表不免存在著或大或小的飄移，這需要定期進行校驗、整定或補償調整等，并且要屏蔽干擾。 

　　(2)對于反應錯誤、故障、無指示的信號，要重點檢查現(xiàn)場電源、接線端子、線路或電纜是否斷線，測量設備是否完好，參數(shù)設置是否正確，是否實際存在超量程的問題，各類傳感器是否損壞等等。 

　　由于模擬信號相對于數(shù)字量信號而言，檢測和處理過程復雜，設備也相對復雜，并且抗干擾能力差，更易受到工作環(huán)境的直接影響，因此處理起來較為困難。但隨著電子技術的發(fā)展，現(xiàn)場儀表設備性能不斷提高，功能日益強大，現(xiàn)在的現(xiàn)場儀器儀表多具數(shù)字化與智能化，具備自診斷功能，使得維修維護變得方便、快捷。

　　2.2、現(xiàn)場電氣設備方面    

　　現(xiàn)場電氣設備中異步電動機應用數(shù)量最多，分布最廣，因此，我僅就異步電動機談一下查找故障的幾點經驗。

　　2.2.1、外部設備故障造成的異步電動機故障的查找   

　　異步電動機的外部設備種類繁多，它們的故障都有可能引起電機本身的損壞。例如，負載故障可能造成電機啟動困難、運行負載過重、發(fā)熱、振動，嚴重時甚至燒毀電動機。水泥廠由于粉塵量大，電接觸故障是平日里維修量最大，又是查找最難的故障之一。如主觸點“虛接"，這類故障往往會導致電機缺相運行，嚴重發(fā)熱以至燒毀；而主觸點“燒蝕而粘連"會導致不能釋放，使停機設備帶電并在設備啟動時可能引起相間弧光短路，給人身安全和系統(tǒng)運行帶來嚴重危害。 

　　一臺Y系列三相異步電動機，55 kW、11 5 A、380 V、△形聯(lián)結，采用Y-△降壓啟動控制。一天筆者值班時，其啟動正常，但運轉約10min.后電動機明顯發(fā)熱，轉速降低，聲音異常。從故障現(xiàn)象來看，似乎是電機缺相運行。停機后，對三相繞組進行了具體測量，證明繞組完好。測量三相電壓，均正常(三相繞組角接如圖2)。通電運行時，用鉗形電流表測得三相電流分別為65A、110A、64A，三相電流極不平衡。進一步分析，這三相電流有一定規(guī)律，即兩相相等，另一相過大，是另外兩相的1.732倍，這一結果正好是三相繞組△形聯(lián)接電動機一相斷線的情況。打開△形聯(lián)接接觸器，發(fā)現(xiàn)其中一相觸點由于水泥粉塵過多，造成觸點接觸不良，使線路一相電流為另外兩相電流的相量和，電機轉速降低，明顯發(fā)熱。分析如下：正常時：iA+ib+ic=O、ica+ibc+iab=O，IL=√3Ipa，UL=UP；若由于△形聯(lián)接接觸器觸點接觸不良使Rab斷開，顯然有iA=ica,iA=ibciCA、ibc保持相電流不變，根據(jù)節(jié)點電流定律，對于點O有：iA√3+ib√3+ic=0，顯然為使電路達到新的平衡，iA、ib減少√3倍下降為相電流，而ic仍為線電流，數(shù)值上是缺相后fA、fB的√3倍。圖1中(圖2中點)KM1上方為鉗形電流的測量點。 

　　2.2.2、異步電動機本身故障的查找    

　　電動機本身的故障包括：軸承損壞，嚴重時可能造成轉子掃膛、繞組接地、繞組斷路、繞組短路、線圈接錯、轉子斷條(對于繞線轉子，還有轉子繞組斷線、短路、轉子集電環(huán)及電刷故障等)。 水泥廠異步電動機本身的故障往往是由于環(huán)境惡劣、維修保養(yǎng)不及時造成的。判斷一臺電動機是否出了故障以及故障出在哪里，通常應檢查電動機的工作電流、溫升、轉速、響聲、氣味、絕緣電阻、直流電阻及電感等等。 

　　有一次檢查設備時，一臺三相交流異步電動機啟動時運轉正常，但半小時后發(fā)現(xiàn)電動機外殼明顯發(fā)熱，無其他特別表現(xiàn)，這時設備已不能繼續(xù)運行，我們立即通知停機并斷電檢查。引起電機過熱的原因很多，如繞組、鐵心、軸承等故障。經分析我們認為由于是整體過熱，不可能是軸承的故障；另外，由于已經運行了半小時，并基本正常，不可能是缺相運行、繞組一相反接、繞組接錯等。可能性最大的是：電源電壓過高、過低或三相不平衡；繞組匝間短路；鐵心短路；過載。  我們測量三相電壓均正常，檢查機械正常，不過載，繞組對地絕緣也正常。測量三相直流電阻分別為1.728 Ω、1.442Ω、1.719Ω，偏差太大，證明繞組存在匝間短路故障。我們隨后對該電機進行抽芯檢查時發(fā)現(xiàn)，該電機為返修過的電機，是二級電機，由于制作困難，定子繞組端部預留較大，為不使繞組碰殼接地，可看出曾用器具打壓過繞組端部，在其一相繞組端部發(fā)現(xiàn)有數(shù)根漆包線破皮粘連，并發(fā)現(xiàn)其它各相繞組相應位置均有不同程度的絕緣破壞情況。隨后將粘連的漆包線分開，并將各處有絕緣損傷部分采用絕緣漆處理，烘干8h后，組裝試車，故障消除。

　　2.2.3安裝不合理電氣故障的查找    

　　電氣設備要想正常工作，除了設備本身質量外，合理的選材安裝也至關重要。例如，一條電力線路為了輸送足夠大的電能，其導線截面積、線路的絕緣強度和機械強度等必須滿足一定的要求，才能克服外部和內部各種因素的不良影響，保證線路安全運行，不出或少出故障。  

　　我廠新建生活區(qū)電源配電箱的220V/380V電源從總降引出，導線為3×95+1×50，四根導線分別穿人內徑為25mm的普通鋼管中，通電運行1h后，發(fā)現(xiàn)鋼管發(fā)熱。分析發(fā)現(xiàn)發(fā)熱的原因就在于導線穿管時不能四根線分別穿管，而應穿入同一鋼管中。導線單獨穿管時，其電流產生的磁通穿過鋼管管壁，必然在鋼管這一鐵磁物質中產生鐵磁損耗，造成發(fā)熱。其實，有關規(guī)程明確規(guī)定“同一交流回路的導線必須穿于同一鋼管”，后改為四根導線穿于80mm內徑的同一鋼管內，故障便消除了。

　　3、結束語       

　　水泥廠的電氣設備高壓的很多，在查找故障的過程中安全第一。要堅決執(zhí)行各項安全規(guī)章制度，做好各項安全措施。在查找故障的過程中，保持良好心態(tài)，不急不燥，養(yǎng)成“一停、二看、三動手’’的良好習慣。電氣維護工作是一項理論與實踐并重的工作，電氣故障的查找也必須有堅實的理論知識作為基礎，要養(yǎng)成在動手中動腦，在實踐中學習的良好習慣。復雜的控制回路往往是由多個簡單的基本環(huán)節(jié)組成，透過電氣故障的現(xiàn)象，抓住事物的本質，由易到難，定能找出產生故障的實質原因。處理各種故障現(xiàn)象時，應向設備操作者詢問清楚：是經常發(fā)生的故障還是偶然發(fā)生的；故障發(fā)生在什么狀態(tài)，是啟動狀態(tài)還是運轉狀態(tài)或是調速狀態(tài)等等，以便對故障現(xiàn)象進行初步分析，縮小故障范圍。心中有數(shù)后，再進行各種參數(shù)的測量，以便少走彎路，防止誤操作，使故障范圍擴大，對自身和設備帶來不安全因素。但正如“萬用表"并非萬用一樣，這里所說的查找電氣故障的方法，也并非能解決實際中的所有問題，也沒有哪一種方法是放之四海而皆準的，只有在實踐中多學習，多總結，才能提高自己查找故障的水平。 

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