礦山大型電氣設備的故障診斷和排除

郭宏兵

礦山大型機電設備電氣設備故障的排除,關鍵是故障的診斷。故障診斷,其實就是查找故障元器件。一般是把整個電路看成一個整體,通過一系列的分析、測試、研究,查找故障點。也就是說,先分析判斷出現了什么故障,該故障最應該在哪個單元里出現,而在這個單元里那些原件最易引起該類型的故障,以此找出故障點和故障元件,從而排除電氣設備的故障。一般要從以下的步驟進行查找判斷。

1 故障診斷的主要工作環節

故障診斷系統的工作過程可以劃分為4個主要環節,即信息采集、信息分析處理、工況狀態識別和故障診斷環節。

1.1 信息采集環節

根據具體情況選用適當檢測方式,將能反映設備工況物理量信息測量出來。如利用人的聽、摸、視、嗅或選用溫度、速度、位移、電流、電壓、電場及應力等不同種類的傳感器來感知設備運行中能量、介質、力、熱、摩擦等各種物理和化學參數的變化,并把有關的信息傳遞出來。

1.2 信息分析處理環節

直接檢測信息大都是隨機信息,它包含了大量與故障無關的信息,一般不宜用做判別量,而是通過對信息的分析處理,找到工況狀態與特征量的關系,把反映故障的特征信息和與故障無關的信息分離開來。

1.3 工況狀態的識別環節

工況狀態的識別就是狀態分類問題,其目的是區分工況狀態是正常還是異常,或哪一部分正常,以便進行處理。

1.4 故障診斷環節

故障診斷主要任務是針對異常狀態,查明故障部位、性質、程度綜合考慮當前設備的實際運行工況、歷史維修資料和相關人員的知識,對故障做出正確的診斷。

2 電氣系統故障的診斷方法

電氣系統故障一般是電氣控制線路的故障。引起的原因有很多,由各種損耗引起的發熱和和散熱條件的改變,電弧的產生,電源電壓、頻率的變化以及和環境因素等,都會引起故障。

2.1 故障的現場調查

現場檢查和外觀檢查是進行設備電氣診斷的第一步,對迅速進行故障診斷,查找故障的原因和部位,準確地獲得第一手資料相當重要。主要是感覺檢查:

(1)查看。故障發生后,檢查外觀變化,如熔斷指示裝置動作、繞組表面絕緣脫落、變壓器油箱漏油、接線端子松動脫落、信號裝置出現故障顯示等;觀察顏色變化,電氣設備溫度升高會帶來顏色變化,變壓器發生短路故障后,其油的顏色會由黃變黑、變暗,發電機定子槽楔的顏色也會因為過熱發黑變色。

(2)問詢。向操作者了解故障發生前后的情況:故障發生在開車前或后,還是在運行中;是運行中自行停車,還是發現異常情況由操作者停車的;發生故障時設備發生在哪個程序,都動了哪個按鈕或者開關;故障發生前后,設備有無異常現象;以前是否發生過類似的故障,是怎樣處理的等等。通過詢問往往能得到一些有用的信息,有利于根據電氣設備的工作原理來分析發生故障的原因。

(3)聽診。通過設備正常運行和故障狀態下的聲音進行分析:電動機正常運行時,聲音均勻、無雜聲或特殊響聲;如有較大的“嗡嗡”聲時,則表示電流負載過大;若“嗡嗡”聲特別大,則表示電機處于缺相運行(一相熔斷器熔斷或一相電源中斷等);如果有“咕嚕”聲,則說明軸承間隙不正常或滾珠損壞;如有嚴重的碰擦聲,則說明有轉子掃膛及鼠籠條斷裂脫槽現象;如有“咝咝”聲,則說明軸承缺油。

(4)觸測。用人的觸覺可以監測設備的溫度、振動及間隙的變化。如電動機變壓器和一些電器元件的線圈發生故障時溫度會明顯升高,通過用手觸摸可以判斷有無故障發生。

2.2 利用儀表和診斷技術確定故障

(1)電阻法。通常指利用萬用表的電阻擋,測量線路、觸電是否通斷的一種方法。

(2)電壓法。指利用萬用表的相應的電壓擋,測量電路中電壓值的方法。

(3)電流法。指利用萬用表的相應的電流擋,測量電路中電流值是否符合正常值,來判定故障的原因。

(4)短接法。適用于低電壓、小電流的回路中,將懷疑短路點用導線短接進行試驗。

(5)儀器測試法。借助各種儀器儀表測量各種參數,以便分析故障原因。

(6)調試參數法。有些線路中元器件無損壞,線路接線良好,只是由于某些物理量調整不合適,使系統不能正常工作,這時應根據電氣工作原理及設備的具體情況進行調整。

2.3 利用經驗確定故障

(1)彈性活動部件法。彈性活動部件法主要用于活動部件,如接觸器銜鐵、行程開關的滑輪臂、按鈕等的故障檢查。這種方法通過反復彈壓活動部件,檢查哪些部件動作靈活,那些有問題,以找出故障部位。

(2)電路敲擊法。電路敲擊法是在電路帶電的狀態下進行故障確定的。檢查是可用一只小的橡皮錘,輕擊工作中的元件,如果電路故障突然排除,或者突然出現,都說明敲擊元件附件或者是被敲擊元件本身存在接觸不良現象。

(3)觀察火花法。電路存在接觸不良故障時,在電壓電源的作用下,常產生火花并伴隨著一定的聲響。因為火花和聲音一般比較微弱,因此應在比較黑暗和安靜的情況下觀察電路有無火花產生,聽聽是否有放電時的“嘶嘶”聲或者“噼啪”聲,來判斷有無故障或者故障發生的地點。

(4)非接觸溫法。溫度異常時,元件性能發生改變,同時元件溫度的異常也反映了元件本身存在過載、內部短路等現象。實際中可采用感溫貼片或紅外輻射測溫計進行溫度測量,感溫貼片具有一定的變色溫度點,超過這一溫度時就會改變顏色。

(5)元件替換法。對被懷疑有故障的元件,可采用替換的方法進行驗證。如果故障依舊,說明故障點懷疑不準,可能該元件沒有問題;如果故障排除,則與該元件相關的電路部分存在故障,應加以確認。

(6)對比法。如果電路有兩個或兩個以上的相同部分時,可以對兩部分的工作情況進行對比。因為兩個部分同時發生相同故障的可能性較小,因此通過比較可以方便的測出各種情況下的參數差異,通過合理分析即可確定故障范圍和故障情況。

(7)交換法。當有兩個及以上相同的電氣控制系統時,可把系統分成幾個部分,將不同系統的部件進行交換。當換到某一部分時,電路不能正常工作,而將故障部分換到其他設備上時,該設備也出現了相同的故障,則說明故障就在該部分。同理,當控制電路內部存在相同元件時,也可將相同元件調換位置,檢查相應元件對應的功能是否得到恢復,故障是否又轉到另外的部分,則說明調換元件存在故障;如果故障沒有變化,則說明故障與調換元件沒有關系。

以上是幾種常用的方法,可以單獨使用,也可以混合使用,在實踐的過程中,我們可以根據具體情況靈活運用。