探析工廠電氣設備故障及其維護

熊山

摘 要：本文重點探究冶金工廠電氣設備問題產生的因素以及類別，并結合這類問題指出不同的措施。希望能推動工廠電氣裝置的穩定運行，為冶金裝置的運行提供技術支撐。

關鍵詞：電氣設備 故障 維護

中圖分類號：TM507 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2019）02-0-01

近年來，由于我國經濟在不斷的發展，工廠產品的需要也步入了關鍵階段。雖然中國的冶金裝置與歐美等國家之間存在差異，但現代化和高端電氣裝置的形勢正逐漸加深。本文探究了冶金工廠電氣裝置的重點故障，結合筆者自身的經驗，指出相應的策略。

一、電氣設備的主要故障分析

1.電機裝置故障

在工廠生產裝置運行過程中，電機的故障問題是影響設備正常運行的重要因素之一。導致電機不能正常工作或發生故障有兩個主要原因：一是啟動系統發生故障，電動機不能正常工作。此種情況，技術人員應及時檢查啟動裝置（如變頻器、自耦變壓器、軟啟動器等）、電氣聯鎖情況和電氣元件等是否正常工作，采用逐項排查的方法找到故障的原因，并對損壞部分進行修復或更換；二是電動機內部出現故障，導致線圈短路燒毀。此種情況，技術人員可以利用萬能表的電阻檔測量每個繞組的電阻進行判斷和確認后，對電機進行修復。

2.變頻器故障

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

2.1變頻器以及載荷選配問題

由于工廠生產過程中所用的生產裝置種類眾多，特性不同，且對生產裝置的形式要求、功能要求和工藝要求各有不同，所以在選擇變頻器時不僅要根據不同要求進行合理選擇，還應根據生產裝置的恒定扭矩載荷、恒定功率載荷和風扇泵類型載荷三種類型進行合理選配，才能從源頭上降低電氣設備故障率和后期維護成本。

2.1.1恒定扭矩載荷是指無論速度如何變化，載荷轉矩TL總是恒定的與速度無直接關系。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荷對能量反饋制動功能和起動轉矩要求非常苛刻，同時還具有短時間內實現正向旋轉和反向旋轉功能，因此選擇變頻器時，應選用具有四象限操作的變頻器；摩擦載荷對啟動轉矩要求很大，如需要約100左右的制動扭矩，則起動扭矩需要達到約150的額定扭矩，因此選擇變頻器時，應選用具有大啟動轉矩、大制動轉矩、強過載能力、長過載時間和恒定轉矩特性的變頻器。

2.1.2恒定功率載荷是指當載荷功率恒定時，相同功率之間無直接聯系。當載荷功率PL為穩定值時，載荷轉矩的載荷特征與載荷特性成反比例；當恒定功率載荷由變頻器驅動時，則必須將恒定功率載荷掌握在一定的速度變化范圍內。在正常使用情況下，可以選擇恒定轉矩低于某個速度點的速度調節裝置。在行業領域中將該速度點命名為基頻，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濟的變頻器。在實際運行過程中，由于風機泵式載荷的轉動慣量非常大，變頻器對風機的減速時間難以掌控，所以在變頻器設置時，如果變頻器啟動時沒有發生過電流跳閘或減速時沒有過電壓跳閘，應盡量設置最少的啟動時間。

2.2變頻器諧波問題

在一般變頻器的構造中，主要電路的形態一般容納了三個層次，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，同時也與其他諧波混合。低層次的諧波對電機載荷有較高影響，會導致電機轉矩波動。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，會導致電機單元的輸出功率不足。因此，技術人員在解決故障時，首先對變頻器的知識有所了解，并進行逐一排查找到問題的根源。

2.3變頻器發熱問題

一般來說，變頻器發熱是導致變頻器損壞的重要因素之一，導致變頻器發熱的原因有兩種：一種是在正常使用情況下，變頻器內部控制裝置發熱導致變頻器損壞，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，技術人員在診斷變頻器發熱故障時，只有找準故障根源，才能有效解決故障。

二、電氣設備的維護措施

1.電機相關維護措施

首先，保持電機干燥的環境，定期清潔配電柜和電機。定期檢查進氣口，防止塵土沉積影響散熱。其次，如發現電機熱保護裝置存在故障并連續發生異常時，技術人員應及時檢查電機是否存在故障，保護設備的設置是否過低。再次，應確保電機運行期間有足夠的潤滑，一般情況下，電機正常工作4600小時后，應主動添加潤滑脂。如果電機運行時軸承溫度較高或潤滑脂惡化，應立即停止運行并更換潤滑脂；最后，如果電機在運行時存在震動頻率過大、溫度過高或噪聲過大的情況，可能是軸承損壞，應及時檢查軸承，如果軸承損壞應及時進行更換。

2.變頻器的維護設施

如果變頻器的諧波存在故障，應采取相應的維護措施進行抑制。具體方式：第一，增加逆變器電源內部阻抗。電源內部阻抗，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功功率。假如逆變器的容量大于電源容量，則內部阻抗值越大，諧波含量越低。反之，逆變器的容量小于電源容量，則內部阻抗值越大，諧波含量就越大。采用此種方式時，必須選用具有較大短路阻抗的逆變器；第二，結合具體情況調整逆變器的諧波載波比；第三，選擇逆變器專用濾波器，一方面便于檢測逆變器的諧波電流相位和電流幅度；另一方面它對吸收逆變器諧波電流方面有著十分明顯的效果。在實際使用過程中，逆變器是利用自身安裝的風扇進行散熱，如風扇出現異常時，應及時終止整個變頻器的運行，防止溫度過高燒毀裝置。正常情況下，變頻器的運行環境溫度應控制在-10℃～40℃，才能有效延長逆變器的使用壽命和保持性能穩定。

結語

電氣設備在長期運行過程中，會出現電機故障、電機啟動裝置故障和控制裝置故障。電機常見故障有線圈絕緣下降導致短路，以及電機軸承缺油或電機軸承損壞導致電機不能正常工作等；電機啟動裝置變頻器常見故障有諧波、載荷選配和發熱等故障；控制裝置常見故障有控制電路、控制元件損壞和控制元件設置不當等故障。因此，工廠不僅要加強電氣設備維修人員技術能力的培養工作，還應注重加強對電氣設備的設計、選配、安裝、使用和維護保養方面的管理工作，才能有效降低工廠電氣設備故障率，提高開機率。

參考文獻

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