奧爐循環熱水泵無法正常運行的實踐

譚勇 胡建軍

摘? 要：奧爐循環水泵有時會出現電機電流達到額定值以后，仍不能滿足生產，但有時又能恢復正常，水位保持穩定，根據現場情況進行統計分析，對故障處理。

關鍵詞：循環水泵;高溫季節;電機電壓;轉速

奧爐循環熱水泵主要作用是將熔煉奧爐冷卻用水的回水從熱水池打至冷卻塔中重新冷卻。正常情況為兩用一備，運行人員通過調節管道上的閥門，來保證循環水量，使水位保持在一個相對穩定的狀態。2018年9月后，該組水泵有時會出現電機運行電流達到額定值后，水泵輸水量減少，水池水位上漲，導致系統無法正常生產，但有時恢復正常，水位保持穩定，故障原因不明。

1、設備工藝及參數說明

熱水泵站有3臺熱水泵，正常情況為兩用一備。我們通過調節管道上的閥門，使水位保持在一個相對穩定的狀態，一般情況下，在水位穩定情況下，電機電流為235A（額定239.7A），壓力保持在0.3Mpa，熱水池水位在4m以下，冷卻用水為軟化水[1]。

2、故障原因分析及處理

根據生產情況，為滿足奧爐生產，冷卻水一般為2400m?/h。之前3臺水泵能相互切換，均能滿足正常生產，但在2018年9月以后，在開1#、2#泵的時候，熱水池水位增加非常明顯，根據水位上漲情況推算，循環水流量為達到2000m?/h。而開1#、3#或2#、3#出現水位增加的情況不多，循環水流量能達到2300-2400m?/h.能滿足正常生產，但2019年7月分別出現1次開2#、3#泵水位仍然上漲的現象。

2.1原因分析

a、水位上漲多發生在高溫季節，我們懷疑是高溫季節，為滿足生產季節性的增加了冷卻水用量，根據該現象，我們對奧爐用循環水流量計進行了校驗，同時每天對用水情況進行了統計，月平均用水量為59870 m?/h，用量基本沒有增加。

b、在開1#、2#熱水泵時容易出現問題，開1#、3#或2#、3#水泵基本正常，我們懷疑為1#、2#水泵葉輪出現破壞，導致水泵流量減少，而開1#3#或2#3#時，我們開大了3#水泵閥門，使得3#泵的流量有所增加，使得整個系統勉強能維持生產。我們對1#、2#水泵進行了檢查，檢查結果證實水泵完全正常。

c、由于2#水泵的電機在2018年6月進行了維修處理，為驗證電機對風機的影響，我們也更換了2#水泵的電機。所有處理完成后，該現象仍然存在。

2019年9月我們再次對2018年出現故障前后現場情況進行梳理，由于天氣炎熱，循環水西側變壓器由于容量過大，導致變壓器溫度報警，我們將1#、2#水泵的電源切換至備用電源上進行供電，以減少該變壓器的負荷，避免變壓器持續高溫而引起其他故障。該備用電源引自澳爐余熱鍋爐DP室，采用YJV 3*240+2*120電纜連接。循環水泵電機功率為132KW，額定電流為239.7A，兩臺水泵的額定電流接近480A，查手冊可以看到，YJV 3*240+2*120電纜載流量為500A，理論上可以滿足設備運行，但由于該備用電源位置距離水泵電源柜距離約有300米，需要考慮電纜的壓降。

后在檢查過程中證實，該電纜在1#、2#水泵使用過程中，溫度達到60℃，溫升超過30℃。同時我們測得，斷路器上端相間電壓365V、367V、364V，明顯不符合電機正常電壓。我們對低壓鍋爐配電室的電壓進行檢查，相間電壓超過395V，電纜兩端壓降接近30V。

根據壓降計算公式：

其中：k為一個系數，當為單相或兩項系統時為2，當為三相系統時為√3;

L為線路長度（km）;

Ib為負載電流（A）;

n是每相并聯的導線數量;

r是每千米單根電纜的電阻（Ω/km）;

x是每千米單根電纜的電抗（Ω/km）;

cosα是負載的功率因素。

查表可得數據：

根據計算，在使用YJV 3*240+2*150電纜在300米輸送距離下，如果分別運行一臺和兩臺水泵，電纜兩端的壓降分別為13V和27V。考慮到現場電纜溫度的原因，配電室到控制柜的電纜在兩臺水泵運行下，超過30V的壓降可以視為正常。我們同時多次對現場運行情況進行驗證，使用備用電源的情況下，開1#或2#水泵時，在水泵進線柜上端測量電壓為279-285V之間，而同時開1#和2#水泵時，電壓一般在264-269之間，而且隨水泵運行時間的增加，電源電纜溫度會上升，同時電壓會下降。

從理論上講普通交流電機只有通過調節線圈的極對數進行不連續分級調速或通過調節輸入電壓的頻率進行調節，如果不考慮機械特性，電壓的大小理論上與轉速無關，但考慮機械特性，電壓降低的確會使電機轉速下降，下降范圍與負載的大小有關。在我們現場，電機在正常運行時的電流非常接近額定電流，當電動機供電壓不足，輸入功率不夠，而負載又依然超載，造成速度達不到要求時，必然會使轉速下降，這樣就會引起水泵軸功率不夠，水泵出力降低，使我們水位出現上升的趨勢。

根據感應電機降低電壓時的人為機械特性圖可以看出，電壓下降，而T不變，則轉速n降低，反之，電壓升高轉速也升高。不過電機定子電壓和轉速轉速之間的關系是一種復雜的、多變量耦合的、時變參數的非線性關系。我們只能對其做出定性的判斷而不能做出定量的解析。

2.2故障處理

在做出這樣的檢查后，我們初步判斷為由于電源電壓下降導致電機轉速下降，從而導致水泵的效率下降而引起水位的上漲。由于水泵的主電源變壓器負荷較大，且在高溫季節變壓器有時達到85℃，且變壓器擴容由于空間和生產進度的安排，施工難度較大。我們決定對備用電源進線電纜進線擴容，以減少電纜的壓降。2019年10月，我們利用檢修時間敷設一根3*185的電纜，施工完成后，測量其電纜壓降為8V，電源柜進線電壓為387V。運行2#、3#循環泵，水位穩定。

3、結論

隨著現代工廠設備的更新換代，各個環節之間的相互聯系也更加精密，尤其是在電氣控制方面，有些改變對設備的影響看似不起眼，但對設備運行和正常生產有著緊密的關聯。在對現場問題進行處理時，必須對設備的參數、性能進行全面了解，以避免對生產的影響。

參考文獻：

[1] 彭容秋.銅冶金[M].中國有色金屬學會重有色金屬冶金學術委員會組織編寫.中南大學出版社，2005.

作者簡介：譚勇，湖北省黃石市，大冶有色金屬有限責任公司冶煉廠，男，大學本科，電氣中級工程師，從事設備維護、生產管理工作。

胡建軍，湖北省黃石市，大冶有色金屬有限責任公司冶煉廠，男，大學本科學歷，電氣工程師從事設備管理工作。