水泥廠電氣故障的查找

　　引言    

　　現(xiàn)代化新型干法水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)過程的連續(xù)性強(qiáng)，要求各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、高效，因此對(duì)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行也提出了相當(dāng)高的要求。此外，水泥生產(chǎn)企業(yè)屬于高耗能企業(yè)，電機(jī)種類多，容量大，電壓級(jí)別高，分布面廣，自動(dòng)化程度高，從而使電氣設(shè)備的維護(hù)難度大。很多維護(hù)人員面對(duì)控制回路復(fù)雜的電氣設(shè)備，往往無從下手，對(duì)電壓級(jí)別高、容量大的設(shè)備又不敢動(dòng)手。許多從事實(shí)際工作的電氣工作者都有這種體會(huì)。電氣故障出現(xiàn)的范圍很廣，現(xiàn)象千變?nèi)f化，隨機(jī)性強(qiáng)，難于查找。本文就談一下水泥廠電氣故障查找的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，以供參考。

　　1、電源故障的查找   

　　遇到復(fù)雜電氣故障，查找電氣故障應(yīng)先從根源查起，才能標(biāo)本兼治。電源故障往往具有其自身的一些特點(diǎn)。

　　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(shè)備故障，就故障范圍而言，都屬于局部性故障，影響面相對(duì)較小，而電源是電路和設(shè)備工作之“源”出了問題，將使整個(gè)電路和設(shè)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(chǎn)線多臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)開關(guān)柜都出現(xiàn)了機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能不到位的現(xiàn)象。該廠6kV高壓電動(dòng)機(jī)全部采用某開關(guān)廠生產(chǎn)的KYN 1 8A型高壓盤柜(=1 250A真空開關(guān))，操作機(jī)構(gòu)屬于彈簧儲(chǔ)能式。由于是多臺(tái)電機(jī)盤柜都出現(xiàn)這種情況，屬于整體性故障，應(yīng)考慮系統(tǒng)電源。經(jīng)查，當(dāng)時(shí)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(shí)調(diào)節(jié)總降主變壓器有載調(diào)壓開關(guān)，致使6kV系統(tǒng)電壓不足，而各高壓盤柜的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)電源來自各柜自身6 kV/100V電壓互感器，電壓不足，致使儲(chǔ)能不到位。調(diào)節(jié)電壓后，系統(tǒng)正常。

　　1.2電源故障隱性危險(xiǎn)大    

　　在電氣故障中，絕大多數(shù)故障具有明顯的危險(xiǎn)性，如線路斷路，設(shè)備不能工作；線路短路，短路電流效應(yīng)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(shè)備發(fā)熱量增加，電機(jī)轉(zhuǎn)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(shè)備開始運(yùn)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(gè)方向。如果某些電氣故障現(xiàn)象長(zhǎng)期存在，應(yīng)從電源方面加以考慮。

　　2、設(shè)備和元件電氣故障的查找    

　　設(shè)備及其元件是構(gòu)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(zhuǎn)換、執(zhí)行、輸出電能或電信號(hào)。電氣故障主要發(fā)生在設(shè)備和元件方面。因此，查找設(shè)備和元件的電氣故障是最主要的內(nèi)容。 

　　水泥廠的電氣設(shè)備和元件種類繁多，如各種電動(dòng)機(jī)、伺服執(zhí)行器，控制回路中的接觸器、繼電器，自動(dòng)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?cái)z像頭、比色高溫計(jì)、氣體分析儀等等，都屬于電氣設(shè)備和元件的范疇。其結(jié)構(gòu)、性能、類別、功能等千差萬別，我們實(shí)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(jìn)行介紹。

　　2.1自動(dòng)化控制方面

　　2.1.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介    

　　我廠用的是日本某公司先進(jìn)的CS3000DCS系統(tǒng)，其軟硬件組態(tài)功能強(qiáng)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(jià)比非常高，而且功能強(qiáng)大的操作軟件及服務(wù)器軟件可以保證控制系統(tǒng)流暢地運(yùn)行于WINDOWS2000平臺(tái)。依據(jù)我廠的控制要求，我們?cè)谂潆娍刂剖野惭b12套現(xiàn)場(chǎng)控制站(FCU)，其間用VNET連接并與中控(HIS)進(jìn)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(dá)20km.。HIS和ENG、HIS間的信息系統(tǒng)用LAN，采用Ethemet?，F(xiàn)場(chǎng)總線采用ESB及ER。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所有儀器儀表的信號(hào)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(jìn)行處理和控制。 

　　各控制站接收和發(fā)出的信號(hào)基本上分為兩大類：數(shù)字量(開關(guān))信號(hào)(DI、DO)和模擬量信號(hào)(AIAO)。數(shù)字量信號(hào)主要包括：現(xiàn)場(chǎng)各MCC控制柜的如“中央就選擇、備妥、運(yùn)行反饋、故障、限位、測(cè)速(皮帶機(jī)還有跑偏和拉繩)、執(zhí)行器的限位、力矩，擋板位置、各種探測(cè)器報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)各溫度開關(guān)、壓力開關(guān)、‘料位開關(guān)’’等；模擬量信號(hào)(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(zhuǎn)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(duì)于水泥生產(chǎn)這一行業(yè)，在某些場(chǎng)合不免會(huì)有粉塵、振動(dòng)、高溫等環(huán)境因素的影響，并且現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)多由各類接觸器、中間繼電器、測(cè)速、各種類型用途的開關(guān)、各測(cè)量?jī)x器儀表等所產(chǎn)生，它們長(zhǎng)時(shí)間在惡劣的工作環(huán)境中工作難免出問題，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)著重從兩方面查找。

　　2.1.2.1數(shù)字量信號(hào)故障的查找

　　首先應(yīng)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(diǎn)檢查該設(shè)備啟停條件和軟、硬連鎖條件是否具備；該設(shè)備控制柜內(nèi)元件的觸點(diǎn)、接點(diǎn)等接觸是否完好，邏輯控制回路是否完好，接線是否松動(dòng)；現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)的I/O端子接線是否松動(dòng)，控制信號(hào)是否發(fā)出、信號(hào)保險(xiǎn)是否熔斷；如是壓力、流量或溫度開關(guān)，還要檢查核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)數(shù)值是否達(dá)到動(dòng)作要求；如果是現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備或儀表，還需就地檢查有否故障、報(bào)警信息、各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置是否正確無誤；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是否是故障導(dǎo)致不能啟動(dòng)，保護(hù)裝置是否動(dòng)作。相信在深入了解設(shè)備控制原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)并依據(jù)以上原則，數(shù)字量信號(hào)故障是較容易查找的。

　　2.1.2.2模擬量信號(hào)故障的查找   

　　(1)對(duì)于反應(yīng)為不準(zhǔn)確的信號(hào)，如溫度，要檢查熱阻、熱偶的插入深度、位置、表面是否結(jié)皮、接線是否松動(dòng)、銹蝕等；若是壓力、流量信號(hào)，還要檢查測(cè)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(hào)，要檢查傳感器是否良好，接線是否正確緊固，設(shè)置是否正確等；若為電參數(shù)信號(hào)，則檢查各電壓、電流互感器、變送器是否正常；同時(shí)由于受工作環(huán)境影響和電磁干擾等，各類現(xiàn)場(chǎng)儀表不免存在著或大或小的飄移，這需要定期進(jìn)行校驗(yàn)、整定或補(bǔ)償調(diào)整等，并且要屏蔽干擾。 

　　(2)對(duì)于反應(yīng)錯(cuò)誤、故障、無指示的信號(hào)，要重點(diǎn)檢查現(xiàn)場(chǎng)電源、接線端子、線路或電纜是否斷線，測(cè)量設(shè)備是否完好，參數(shù)設(shè)置是否正確，是否實(shí)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(hào)相對(duì)于數(shù)字量信號(hào)而言，檢測(cè)和處理過程復(fù)雜，設(shè)備也相對(duì)復(fù)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(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備性能不斷提高，功能日益強(qiáng)大，現(xiàn)在的現(xiàn)場(chǎng)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(hù)變得方便、快捷。

　　2.2現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備方面    

　　現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備中異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用數(shù)量最多，分布最廣，因此，我僅就異步電動(dòng)機(jī)談一下查找故障的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

　　2.2.1外部設(shè)備故障造成的異步電動(dòng)機(jī)故障的查找   

　　異步電動(dòng)機(jī)的外部設(shè)備種類繁多，它們的故障都有可能引起電機(jī)本身的損壞。例如，負(fù)載故障可能造成電機(jī)啟動(dòng)困難、運(yùn)行負(fù)載過重、發(fā)熱、振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。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(diǎn)“虛接"，這類故障往往會(huì)導(dǎo)致電機(jī)缺相運(yùn)行，嚴(yán)重發(fā)熱以至燒毀；而主觸點(diǎn)“燒蝕而粘連"會(huì)導(dǎo)致不能釋放，使停機(jī)設(shè)備帶電并在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)可能引起相間弧光短路，給人身安全和系統(tǒng)運(yùn)行帶來嚴(yán)重危害。 

　　一臺(tái)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，55 kW、11 5 A、380 V、△形聯(lián)結(jié)，采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制。一天筆者值班時(shí)，其啟動(dòng)正常，但運(yùn)轉(zhuǎn)約10min.后電動(dòng)機(jī)明顯發(fā)熱，轉(zhuǎn)速降低，聲音異常。從故障現(xiàn)象來看，似乎是電機(jī)缺相運(yùn)行。停機(jī)后，對(duì)三相繞組進(jìn)行了具體測(cè)量，證明繞組完好。測(cè)量三相電壓，均正常(三相繞組角接如圖2)。通電運(yùn)行時(shí)，用鉗形電流表測(cè)得三相電流分別為65A、110A、64A，三相電流極不平衡。進(jìn)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(jié)果正好是三相繞組△形聯(lián)接電動(dòng)機(jī)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(diǎn)由于水泥粉塵過多，造成觸點(diǎn)接觸不良，使線路一相電流為另外兩相電流的相量和，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，明顯發(fā)熱。分析如下：正常時(shí)：iA+ib+ic=O、ica+ibc+iab=O，IL=√3Ipa， UL=UP；若由于△形聯(lián)接接觸器觸點(diǎn)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(diǎn)電流定律，對(duì)于點(diǎn)O有：iA√3+ib√3+ic=0，顯然為使電路達(dá)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(diǎn))KM1上方為鉗形電流的測(cè)量點(diǎn)。

　　2.2.2異步電動(dòng)機(jī)本身故障的查找    

　　電動(dòng)機(jī)本身的故障包括：軸承損壞，嚴(yán)重時(shí)可能造成轉(zhuǎn)子掃膛、繞組接地、繞組斷路、繞組短路、線圈接錯(cuò)、轉(zhuǎn)子斷條(對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子，還有轉(zhuǎn)子繞組斷線、短路、轉(zhuǎn)子集電環(huán)及電刷故障等)。 

　　水泥廠異步電動(dòng)機(jī)本身的故障往往是由于環(huán)境惡劣、維修保養(yǎng)不及時(shí)造成的。判斷一臺(tái)電動(dòng)機(jī)是否出了故障以及故障出在哪里，通常應(yīng)檢查電動(dòng)機(jī)的工作電流、溫升、轉(zhuǎn)速、響聲、氣味、絕緣電阻、直流電阻及電感等等。  

　　有一次檢查設(shè)備時(shí)，一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但半小時(shí)后發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)外殼明顯發(fā)熱，無其他特別表現(xiàn)，這時(shí)設(shè)備已不能繼續(xù)運(yùn)行，我們立即通知停機(jī)并斷電檢查。引起電機(jī)過熱的原因很多，如繞組、鐵心、軸承等故障。經(jīng)分析我們認(rèn)為由于是整體過熱，不可能是軸承的故障；另外，由于已經(jīng)運(yùn)行了半小時(shí)，并基本正常，不可能是缺相運(yùn)行、繞組一相反接、繞組接錯(cuò)等?？赡苄宰畲蟮氖牵弘娫措妷哼^高、過低或三相不平衡；繞組匝間短路；鐵心短路；過載。 

　　我們測(cè)量三相電壓均正常，檢查機(jī)械正常，不過載，繞組對(duì)地絕緣也正常。測(cè)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(duì)該電機(jī)進(jìn)行抽芯檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，該電機(jī)為返修過的電機(jī)，是二級(jí)電機(jī)，由于制作困難，定子繞組端部預(yù)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(yīng)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(shè)備要想正常工作，除了設(shè)備本身質(zhì)量外，合理的選材安裝也至關(guān)重要。例如，一條電力線路為了輸送足夠大的電能，其導(dǎo)線截面積、線路的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度等必須滿足一定的要求，才能克服外部和內(nèi)部各種因素的不良影響，保證線路安全運(yùn)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(dǎo)線為3×95+1×50，四根導(dǎo)線分別穿人內(nèi)徑為25mm的普通鋼管中，通電運(yùn)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(dǎo)線穿管時(shí)不能四根線分別穿管，而應(yīng)穿入同一鋼管中。導(dǎo)線單獨(dú)穿管時(shí)，其電流產(chǎn)生的磁通穿過鋼管管壁，必然在鋼管這一鐵磁物質(zhì)中產(chǎn)生鐵磁損耗，造成發(fā)熱。其實(shí)，有關(guān)規(guī)程明確規(guī)定“同一交流回路的導(dǎo)線必須穿于同一鋼管”，后改為四根導(dǎo)線穿于80mm內(nèi)徑的同一鋼管內(nèi)，故障便消除了。

　　3結(jié)束語       

　　水泥廠的電氣設(shè)備高壓的很多，在查找故障的過程中安全第一。要堅(jiān)決執(zhí)行各項(xiàng)安全規(guī)章制度，做好各項(xiàng)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(dòng)手’’的良好習(xí)慣。電氣維護(hù)工作是一項(xiàng)理論與實(shí)踐并重的工作，電氣故障的查找也必須有堅(jiān)實(shí)的理論知識(shí)作為基礎(chǔ)，要養(yǎng)成在動(dòng)手中動(dòng)腦，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。復(fù)雜的控制回路往往是由多個(gè)簡(jiǎn)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(zhì)，由易到難，定能找出產(chǎn)生故障的實(shí)質(zhì)原因。處理各種故障現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)向設(shè)備操作者詢問清楚：是經(jīng)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(dòng)狀態(tài)還是運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或是調(diào)速狀態(tài)等等，以便對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行初步分析，縮小故障范圍。心中有數(shù)后，再進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量，以便少走彎路，防止誤操作，使故障范圍擴(kuò)大，對(duì)自身和設(shè)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(shí)際中的所有問題，也沒有哪一種方法是放之四海而皆準(zhǔn)的，只有在實(shí)踐中多學(xué)習(xí)，多總結(jié)，才能提高自己查找故障的水平。