探析工廠電氣設(shè)備故障及其維護(hù)

熊山

摘 要：本文重點(diǎn)探究冶金工廠電氣設(shè)備問(wèn)題產(chǎn)生的因素以及類別，并結(jié)合這類問(wèn)題指出不同的措施。希望能推動(dòng)工廠電氣裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，為冶金裝置的運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備 故障 維護(hù)

中圖分類號(hào)：TM507 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2019）02-0-01

近年來(lái)，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展，工廠產(chǎn)品的需要也步入了關(guān)鍵階段。雖然中國(guó)的冶金裝置與歐美等國(guó)家之間存在差異，但現(xiàn)代化和高端電氣裝置的形勢(shì)正逐漸加深。本文探究了冶金工廠電氣裝置的重點(diǎn)故障，結(jié)合筆者自身的經(jīng)驗(yàn)，指出相應(yīng)的策略。

一、電氣設(shè)備的主要故障分析

1.電機(jī)裝置故障

在工廠生產(chǎn)裝置運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)的故障問(wèn)題是影響設(shè)備正常運(yùn)行的重要因素之一。導(dǎo)致電機(jī)不能正常工作或發(fā)生故障有兩個(gè)主要原因：一是啟動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障，電動(dòng)機(jī)不能正常工作。此種情況，技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)檢查啟動(dòng)裝置（如變頻器、自耦變壓器、軟啟動(dòng)器等）、電氣聯(lián)鎖情況和電氣元件等是否正常工作，采用逐項(xiàng)排查的方法找到故障的原因，并對(duì)損壞部分進(jìn)行修復(fù)或更換；二是電動(dòng)機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障，導(dǎo)致線圈短路燒毀。此種情況，技術(shù)人員可以利用萬(wàn)能表的電阻檔測(cè)量每個(gè)繞組的電阻進(jìn)行判斷和確認(rèn)后，對(duì)電機(jī)進(jìn)行修復(fù)。

2.變頻器故障

變頻器是目前工廠電氣設(shè)備中最常用的啟動(dòng)裝置，本人以此作為本文電氣設(shè)備啟動(dòng)裝置中的代表進(jìn)行介紹。

2.1變頻器以及載荷選配問(wèn)題

由于工廠生產(chǎn)過(guò)程中所用的生產(chǎn)裝置種類眾多，特性不同，且對(duì)生產(chǎn)裝置的形式要求、功能要求和工藝要求各有不同，所以在選擇變頻器時(shí)不僅要根據(jù)不同要求進(jìn)行合理選擇，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)裝置的恒定扭矩載荷、恒定功率載荷和風(fēng)扇泵類型載荷三種類型進(jìn)行合理選配，才能從源頭上降低電氣設(shè)備故障率和后期維護(hù)成本。

2.1.1恒定扭矩載荷是指無(wú)論速度如何變化，載荷轉(zhuǎn)矩TL總是恒定的與速度無(wú)直接關(guān)系。恒定扭矩載荷分為潛在載荷和摩擦載荷。潛在載荷的位置能量負(fù)荷對(duì)能量反饋制動(dòng)功能和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求非常苛刻，同時(shí)還具有短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)功能，因此選擇變頻器時(shí)，應(yīng)選用具有四象限操作的變頻器；摩擦載荷對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求很大，如需要約100左右的制動(dòng)扭矩，則起動(dòng)扭矩需要達(dá)到約150的額定扭矩，因此選擇變頻器時(shí)，應(yīng)選用具有大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、強(qiáng)過(guò)載能力、長(zhǎng)過(guò)載時(shí)間和恒定轉(zhuǎn)矩特性的變頻器。

2.1.2恒定功率載荷是指當(dāng)載荷功率恒定時(shí)，相同功率之間無(wú)直接聯(lián)系。當(dāng)載荷功率PL為穩(wěn)定值時(shí)，載荷轉(zhuǎn)矩的載荷特征與載荷特性成反比例；當(dāng)恒定功率載荷由變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)，則必須將恒定功率載荷掌握在一定的速度變化范圍內(nèi)。在正常使用情況下，可以選擇恒定轉(zhuǎn)矩低于某個(gè)速度點(diǎn)的速度調(diào)節(jié)裝置。在行業(yè)領(lǐng)域中將該速度點(diǎn)命名為基頻，和基頻相反的電壓值是變頻器輸出的固定電壓值。

2.1.3風(fēng)扇泵型載荷基本上是方形扭矩載荷，通常需要使用既可靠又經(jīng)濟(jì)的變頻器。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于風(fēng)機(jī)泵式載荷的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量非常大，變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)的減速時(shí)間難以掌控，所以在變頻器設(shè)置時(shí)，如果變頻器啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有發(fā)生過(guò)電流跳閘或減速時(shí)沒(méi)有過(guò)電壓跳閘，應(yīng)盡量設(shè)置最少的啟動(dòng)時(shí)間。

2.2變頻器諧波問(wèn)題

在一般變頻器的構(gòu)造中，主要電路的形態(tài)一般容納了三個(gè)層次，即濾波部分、整流部分和逆變部分。反相層次一般是IGBT的三相橋式變頻器，輸出為PWM波形；整流層次一般是不能操控的三相全波整流器，其主要功能是將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源；逆變層次的功能與整流層次相反，即將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源。此外，一般情況下的變頻器的輸出功率主要基于基波，同時(shí)也與其他諧波混合。低層次的諧波對(duì)電機(jī)載荷有較高影響，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。高層次的諧波能夠在一定情況下提高變頻器輸出電纜的漏電流，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)單元的輸出功率不足。因此，技術(shù)人員在解決故障時(shí)，首先對(duì)變頻器的知識(shí)有所了解，并進(jìn)行逐一排查找到問(wèn)題的根源。

2.3變頻器發(fā)熱問(wèn)題

一般來(lái)說(shuō)，變頻器發(fā)熱是導(dǎo)致變頻器損壞的重要因素之一，導(dǎo)致變頻器發(fā)熱的原因有兩種：一種是在正常使用情況下，變頻器內(nèi)部控制裝置發(fā)熱導(dǎo)致變頻器損壞，約占變頻器損壞原因的97%，其余3%是由控制電路故障引起；另一種原因是人為因素，即人為非正常操作所致。因此，技術(shù)人員在診斷變頻器發(fā)熱故障時(shí)，只有找準(zhǔn)故障根源，才能有效解決故障。

二、電氣設(shè)備的維護(hù)措施

1.電機(jī)相關(guān)維護(hù)措施

首先，保持電機(jī)干燥的環(huán)境，定期清潔配電柜和電機(jī)。定期檢查進(jìn)氣口，防止塵土沉積影響散熱。其次，如發(fā)現(xiàn)電機(jī)熱保護(hù)裝置存在故障并連續(xù)發(fā)生異常時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)檢查電機(jī)是否存在故障，保護(hù)設(shè)備的設(shè)置是否過(guò)低。再次，應(yīng)確保電機(jī)運(yùn)行期間有足夠的潤(rùn)滑，一般情況下，電機(jī)正常工作4600小時(shí)后，應(yīng)主動(dòng)添加潤(rùn)滑脂。如果電機(jī)運(yùn)行時(shí)軸承溫度較高或潤(rùn)滑脂惡化，應(yīng)立即停止運(yùn)行并更換潤(rùn)滑脂；最后，如果電機(jī)在運(yùn)行時(shí)存在震動(dòng)頻率過(guò)大、溫度過(guò)高或噪聲過(guò)大的情況，可能是軸承損壞，應(yīng)及時(shí)檢查軸承，如果軸承損壞應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

2.變頻器的維護(hù)設(shè)施

如果變頻器的諧波存在故障，應(yīng)采取相應(yīng)的維護(hù)措施進(jìn)行抑制。具體方式：第一，增加逆變器電源內(nèi)部阻抗。電源內(nèi)部阻抗，即變壓器的短路阻抗，它可以緩沖逆變器中直流濾波器的無(wú)功功率。假如逆變器的容量大于電源容量，則內(nèi)部阻抗值越大，諧波含量越低。反之，逆變器的容量小于電源容量，則內(nèi)部阻抗值越大，諧波含量就越大。采用此種方式時(shí)，必須選用具有較大短路阻抗的逆變器；第二，結(jié)合具體情況調(diào)整逆變器的諧波載波比；第三，選擇逆變器專用濾波器，一方面便于檢測(cè)逆變器的諧波電流相位和電流幅度；另一方面它對(duì)吸收逆變器諧波電流方面有著十分明顯的效果。在實(shí)際使用過(guò)程中，逆變器是利用自身安裝的風(fēng)扇進(jìn)行散熱，如風(fēng)扇出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)終止整個(gè)變頻器的運(yùn)行，防止溫度過(guò)高燒毀裝置。正常情況下，變頻器的運(yùn)行環(huán)境溫度應(yīng)控制在-10℃～40℃，才能有效延長(zhǎng)逆變器的使用壽命和保持性能穩(wěn)定。

結(jié)語(yǔ)

電氣設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)電機(jī)故障、電機(jī)啟動(dòng)裝置故障和控制裝置故障。電機(jī)常見(jiàn)故障有線圈絕緣下降導(dǎo)致短路，以及電機(jī)軸承缺油或電機(jī)軸承損壞導(dǎo)致電機(jī)不能正常工作等；電機(jī)啟動(dòng)裝置變頻器常見(jiàn)故障有諧波、載荷選配和發(fā)熱等故障；控制裝置常見(jiàn)故障有控制電路、控制元件損壞和控制元件設(shè)置不當(dāng)?shù)裙收稀Ｒ虼耍S不僅要加強(qiáng)電氣設(shè)備維修人員技術(shù)能力的培養(yǎng)工作，還應(yīng)注重加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、選配、安裝、使用和維護(hù)保養(yǎng)方面的管理工作，才能有效降低工廠電氣設(shè)備故障率，提高開(kāi)機(jī)率。

參考文獻(xiàn)

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