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大型機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試過程中的問題分析及處理措施

 


　　 
　1 概述 
　　 
　　在工程機(jī)電設(shè)備安裝施工完成之后，通常要對電動機(jī)及其所帶的機(jī)械作單機(jī)起動調(diào)試。調(diào)試運行設(shè)備是在施工單位人員的操作下，按照正式生產(chǎn)或使用的條件和要求進(jìn)行較長時間的工作運轉(zhuǎn)，與項目設(shè)計的要求進(jìn)行對比。目的是考驗設(shè)備設(shè)計、制造和安裝調(diào)試的質(zhì)量，驗證設(shè)備連續(xù)工作的可能性，對設(shè)備性能作一檢測，并將檢測的數(shù)據(jù)與設(shè)備制造出了記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對設(shè)備工程的質(zhì)量作出評價。在實際工作中設(shè)備的試運行往往會碰到意想不到的異常現(xiàn)象，使電動機(jī)起動失敗而跳閘，較大容量的電動機(jī)機(jī)會便多一些。為了便于事后分析，而電機(jī)起動之前，我們就應(yīng)做好事前準(zhǔn)備工作(尤其是大型電動機(jī)更需要重視)，并對檢查的結(jié)果加以分析。 
　　 
　　2 電動機(jī)起動前的檢查與試運行檢查 
　　 
　　2．1　啟動前的檢查 
　　2．1．1　新安裝的或停用三個月以上的電動機(jī)，用兆歐表測量電動機(jī)各項繞組之間及每項繞組與地(機(jī)殼)之間的絕緣電阻，測試前應(yīng)拆除電動機(jī)出線端子上的所有外部接線。通常對500V以下的電動機(jī)用500V兆 歐表測量，對500～3000V電動機(jī)用1000V兆歐表測量其絕緣電阻。按要求，電動機(jī)每1KV工作電壓，絕緣電阻不得低于1MB·Ω，電壓在1kV以下、容量為了1000kW及以下的電動機(jī)，其絕緣電阻應(yīng)不低于0.5MB·Ω。如絕緣電阻較低，則應(yīng)先將電動機(jī)進(jìn)行烘干處理，然后再測絕緣電阻，合格后才通電使用。 
　　2．1．2　檢查二次回路接線是否正確，二次回路接線檢查可以在未接電動機(jī)情況下先模擬動作一次，確認(rèn)各環(huán)節(jié)動作無誤，包括信號燈顯示正確與否。檢查電動機(jī)引出線的連接是否正確，相序和旋轉(zhuǎn)方向是否符合要求，接地或接零是否良好，導(dǎo)線截面積是否符合要求。 
　　2．1．3　檢查電動機(jī)內(nèi)部有無雜物，用干燥、清潔的200-300kPa的壓縮空氣吹凈內(nèi)部(可使用電吹風(fēng)機(jī)或手風(fēng)箱等來吹)，但不能碰壞繞組。 
　　2．1．4　檢查電動機(jī)銘牌所示電壓，頻率與所接電源電壓、頻率是否相符，電源電壓是否穩(wěn)定(通常允許電源電壓波動范圍為±5％)，接法是否與銘牌所示相同。如果是降壓起動，還要檢查起動設(shè)備的接線是否正確。 
　　2．1．5　檢查電動機(jī)緊固螺栓是否松動，軸承是否缺油，定子與轉(zhuǎn)子的間隙是否合理，間隙處是否清潔和有無雜物。檢查機(jī)組周圍有無妨礙運行的雜物，電動機(jī)和所傳動機(jī)械的基礎(chǔ)是否牢固。 
　　2．1．6　檢查保護(hù)電器(斷路器、熔斷器、交流接觸器、熱繼電器等)整定值是否合適。動、靜觸頭接觸是否良好。檢查控制裝置的容量是否合適，熔體是否完好，規(guī)格、容量是否符合要求和裝接是否牢固。 
　　2．1．7　電刷與換向器或滑環(huán)接觸是否良好，電刷壓力是否符合制造廠的規(guī)定。 
　　2．1．8　檢查啟動設(shè)備是否完好，接線是否正確，規(guī)格是否符合電動機(jī)要求。用手扳動電動機(jī)轉(zhuǎn)子和所傳動機(jī)械的轉(zhuǎn)軸(如水泵、風(fēng)機(jī)等)，檢查轉(zhuǎn)動是否靈活，有無卡澀、摩擦和掃膛現(xiàn)象。確認(rèn)安裝良好，轉(zhuǎn)動無礙。 
　　2．1．9　檢查傳動裝置是否符合要求。傳動帶松緊是否適度，聯(lián)軸器連接是否完好。 
　　2．1．10　檢查電動機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)是否正常。觀察是否有泄漏印痕，轉(zhuǎn)動電動機(jī)轉(zhuǎn)軸，看轉(zhuǎn)動是否靈活，有無摩擦聲或其它異聲。 
　　2．1．11　檢查電動機(jī)外殼的接地或接零保護(hù)是否可靠和符合要求。 
　　 
　　2．2　電動機(jī)試運行過程中檢查 
　　2．2．1　啟動時檢查 
　　2．2．1．1　電動機(jī)在通電試運行時必須提醒在場人員注意，傳動部分附近不應(yīng)有其它人員站立，也不應(yīng)站在電動機(jī)及被拖動設(shè)備的兩側(cè)，以免旋轉(zhuǎn)物切向飛出造成傷害事故。 
　　 
　　2．2．1．2　接通電源之前就應(yīng)作好切斷電源的準(zhǔn)備，以防萬一接通電源后電動機(jī)出現(xiàn)不正常的情況時(如電動機(jī)不能啟動、啟動緩慢、出現(xiàn)異常聲音等)能立即切斷電源。使用直接啟動方式的電動機(jī)應(yīng)空載啟動。由于啟動電流大，拉合閘動作應(yīng)迅速果斷。 
　　2．2．1．3　一臺電動機(jī)的連續(xù)啟動次數(shù)不宜超過3～5次，以防止啟動設(shè)備和電動機(jī)過熱。尤其是電動機(jī)功率較大時要隨時注意電動機(jī)的溫升情況。 
　　2．2．1．4　電動機(jī)啟動后不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動不正常或有異常聲音時，應(yīng)迅速停機(jī)檢查。 
　　2．2．1．5　使用三角啟動器和自耦減壓器時，軟啟動器或變頻啟動時必須遵守操作程序。 
　　2．2．2　試運行時檢查 
　　2．2．2．1　檢查電動機(jī)轉(zhuǎn)動是否靈活或有雜音。注意電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與要求的旋轉(zhuǎn)方向是否相符。 
　　2．2．2．2　檢查電源電壓是否正常。對于380V異步電動機(jī)，電源電壓不宜高于400V，也不能低于360V。 
　　2．2．2．3　記錄起動時母線電壓、起動時間和電動機(jī)空載電流。注意電流不能超過額定電流。 
　　2．2．2．4　檢查電動機(jī)所帶動的設(shè)備是否正常，電動機(jī)與設(shè)備之間的傳動是否正常。 
　　2．2．2．5　檢查電動機(jī)運行時的聲音是否正常，有無冒煙和焦味。 
　　2．2．2．6　用驗電筆檢查電動機(jī)外殼是否有漏電和接地**。 
　　2．2．2．7　檢查電動機(jī)外殼有無過熱現(xiàn)象并注意電動機(jī)的溫升是否正常，軸承溫度是否符合制造廠的規(guī)定(對絕緣的軸承，還應(yīng)測量其軸電壓)。三相異步電動機(jī)的*高容許溫度和*大容許溫升見表1。 
　　2．2．2．8　檢查換向器、滑環(huán)和電刷的工作是否正常，觀察其火花情況(允許電刷下面有輕微的火花)。 
　　2．2．2．9　檢查電動機(jī)的軸向竄動(指滑動軸承)是否超過表2的規(guī)定。測量電動機(jī)的振動是否超過表3的數(shù)值(對容量為40kw及以下的不重要的電動機(jī)，可不測量振動值)。 
　　 　 
　　3 電動機(jī)發(fā)生故障的原因分析 
　　 
　　電動機(jī)發(fā)生故障的原因可分為內(nèi)因和外因兩類： 
　　3．1　故障外因 
　　3．1．1　電源電壓過高或過低 
　　3．1．2　起動和控制設(shè)備出現(xiàn)缺陷 
　　3．1．3　電動機(jī)過載。 
　　3．1．4　饋電導(dǎo)線斷線，包括三相中的一相斷線或全部饋電導(dǎo)線斷線。 
　　3．1．5　周圍環(huán)境溫度過高，有粉塵、潮氣及對電機(jī)有害的蒸氣和其它腐蝕性氣體。 
3．2　故障內(nèi)因 
　　3．2．1　機(jī)械部分損壞，如軸承和軸頸磨損，轉(zhuǎn)軸彎曲或斷裂，支架和端蓋出現(xiàn)裂縫。所傳動的機(jī)械發(fā)生故障(有摩擦或卡澀現(xiàn)象)，引起電動機(jī)過電流發(fā)熱，甚至造成電動機(jī)卡住不轉(zhuǎn)，使電動機(jī)溫度急劇上升，繞組燒毀。 
　　3．2．2　旋轉(zhuǎn)部分不平衡或聯(lián)軸器中心線不一致。 
　　3．2．3　繞組損壞，如繞組對外殼和繞組之間的絕緣擊穿，匝間或繞組間短路，繞組各部分之間以及換向器之間的接線發(fā)生差錯，焊接**，繞組斷線等。 
　　3．2．4　鐵芯損壞，如鐵芯松散和疊片間短路。或綁線損壞，如綁線松散、滑脫、斷開等。 
　　3．2．5　集流裝置損壞，如電刷、換向器和滑環(huán)損壞，絕緣擊穿。震擺和刷握損壞等。 
　　 
　　4 電動機(jī)起動失敗的原因分析與對策 
　　 
　　以典型電路，即其一次回路的短路保護(hù)是使用斷路器QF(或熔斷器)，控制電器接觸器K，熱繼電器FT作過載保護(hù)(有時FT接在電流互感器二次側(cè)回路中)為例，來介紹電動機(jī)起動失敗的異常現(xiàn)象，并分析其起動失敗的原因及采取的對策。 
　　 
　　4．1　電動機(jī)的控制與保護(hù) 
　　4．1．1　電動機(jī)一起動立即跳閘，即瞬時跳閘 
　　斷路器QF瞬動跳閘，會使人懷疑是否發(fā)生了短路故障，一般而言，設(shè)備安裝完畢，在有關(guān)的開關(guān)柜內(nèi)先將導(dǎo)電物等**干凈，再作絕緣耐壓試驗，各部位都符合要求后方可帶電試車。所以短路故障可能較少，而且凡發(fā)生短路故障均有跡象可查，或有火花，或有焦煙氣味，同時兼有異常聲音，事后再作絕緣試驗，能發(fā)現(xiàn)絕緣已損壞。*迷惑不解的是一切都好，但斷路器仍然發(fā)生瞬動跳閘，此時應(yīng)確認(rèn)斷路器選擇的脫扣電流值是否合理。如40KW的電動機(jī)，其額定電流約80A。在選擇用斷路器時，選用脫扣電流100A似乎可以了，而且瞬時電流倍數(shù)為10，可達(dá)1000A，足以躲開電動61N的起動電流，似乎不應(yīng)該有問題。但如果考慮下列因素之后，原因便清楚了。 
　　 
　　4．1．2　降壓起動失敗跳閘 
　　降壓起動失敗跳閘有兩種情況，兩種情況成因是不同的。 
　　4．1．2．1　在未切至全電壓時即跳閘這種情況往往是電動機(jī)端電壓不足造成的，此時從監(jiān)測到電壓情況便可判斷。造成端電壓過低的原因是：一方面可能是變電所至配電室供電線路過長，另一方面可能是降壓電抗(或電阻)值偏大，致使電動機(jī)端電壓過低，起動轉(zhuǎn)矩不足以克服負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)如堵轉(zhuǎn)一般，電流始終不衰減，熱保護(hù)到時動作跳閘，起動失敗。 
　　如果是供電線路過長可設(shè)法用電容補償方法，提高配電室母線電壓。當(dāng)然電容器應(yīng)是可調(diào)節(jié)的，以免電動機(jī)停機(jī)時母線電壓過高。 
　　如果是電抗過大，則設(shè)法減小電抗值，使得母線電壓與電動機(jī)端電壓均有妥當(dāng)?shù)臄?shù)值，各方面工作都正常。 
　　4．1．2．2　降壓過程是成功的，在投切至全電壓運行時跳閘在電動機(jī)從降壓階段至全電壓工作的切換過程中，有一供電間隙(如y-△起動)，此時因電動機(jī)內(nèi)有乘磁，它的電磁場的情況與停機(jī)是不同的，有自己的極性方向，類似發(fā)電機(jī)。當(dāng)合至電網(wǎng)時由于相位不一致，有時會造成大的沖擊，其電流甚至?xí)^會電壓起動的情況，出現(xiàn)意料不到的斷路器過流動作，或接觸器失壓跳閘。這種狀況往往是有時起動??成功，有時起動要失敗，有很大的偶然性。成功的原因是兩個相位接近或完全相同，相位差就很小，二次起運沖擊電流很小，起動便能成功。 
　　這種情況，100kw以上的電動機(jī)發(fā)生的較多，因為其乘磁能量大。遇到這種情況應(yīng)使用電抗器降壓，用短路電抗來達(dá)到全電壓起動目的。其過程中間沒有供電間隙，就不會產(chǎn)生上述情況。 
　　4．1．3　短延時跳閘 
　　電動機(jī)起動過程中，跳閘時間不足1s的為短延時跳閘。其異常現(xiàn)象不多見，上述熔斷器**是其中之一。另外，帶有接地保護(hù)的斷路器，其漏電動作整定值偏小，因電動機(jī)的饋贈電線路在敷設(shè)中絕緣受傷，漏電流值偏大，有時會導(dǎo)致接地保護(hù)動作。為防止誤動作，接地保護(hù)通常有0.2～0.5s的短延時，此時，便反映為短延時動作跳閘。這種情況在新線路上不易發(fā)生，在舊的線路上此類故障比較多，一般而言，通過絕緣檢查是能發(fā)現(xiàn)此故障的。 
　　此外，短延時跳閘原因是上**保護(hù)錯誤動作。如圖1所示，QFl的整定值是正確的，而QF整定值比QFl大，但有Mn等電動機(jī)負(fù)荷的存在，當(dāng)M1起動時，有6IN起動電流存在，QF保護(hù)越級動作，此往表現(xiàn)為短延時，同時Mn等電動機(jī)也從運行中跳閘，表象很清楚，很容易識別。對策是提高QF的整定值。 
　　 
　　4．2　電動機(jī)常見故障及排除方法 
　　異步電動機(jī)的故障可分為機(jī)械故障和電氣故障兩類。機(jī)械故障如軸承、鐵心、風(fēng)葉、機(jī)座、轉(zhuǎn)軸等故障，一般比較容易觀察與發(fā)現(xiàn)：電氣故障主要是定子繞組、電刷等導(dǎo)電部分出現(xiàn)的故障。由于電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式、制造質(zhì)量、使用和維護(hù)情況的不同，往往可能出現(xiàn)同一故障有不同外觀現(xiàn)象，或同一外觀現(xiàn)象引起不同的故障。因此要正確判斷故障，必須先進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的觀察、研究和分析。然后進(jìn)行檢查與測量，找出故障所在，并采取相應(yīng)的措施予以排除。 
　　4．2．1　調(diào)查 
　　首先了解電機(jī)的型號、規(guī)格、使用條件及使用年限，以及電機(jī)在發(fā)生故障前的運行情況，如所帶負(fù)荷的大小、溫升的高低、有無不正常的聲音、操作情況等等，并認(rèn)真聽取操作人員的反映。 
　　4．2．2　察看故障現(xiàn)象 察看的的要按電機(jī)故障情況靈活掌握，有時可以把電動機(jī)上電源進(jìn)行短時運轉(zhuǎn)，直接觀察故障情況，再進(jìn)行分析研究。有時電機(jī)不能上電源，通過儀表商量或觀察來進(jìn)行分析判斷，然后再把電機(jī)拆開，測量并仔細(xì)觀察其內(nèi)部情況，找出其故障所在。 
　　 
　　4．3　電動機(jī)運行中的監(jiān)視與維護(hù) 
　　電動機(jī)在運行時，要通過聽、看、聞等及時監(jiān)視電動機(jī)，以期當(dāng)電動機(jī)出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時能及時切斷電源，排除故障。具體項目如下： 
　　4．3．1　聽電動機(jī)在運行時發(fā)出的聲音是否正常。電動機(jī)正常運行時，發(fā)出的聲音應(yīng)該是平穩(wěn)、輕快、平均、有節(jié)奏的。如果出現(xiàn)尖叫、沉悶、摩擦、撞擊、振動等異聲時，應(yīng)立即停機(jī)檢查。觀察電動機(jī)有無振動、噪聲和異常氣味電動機(jī)若出現(xiàn)振動，會引起與之相連的負(fù)載部分不同心度增高，形成電動機(jī)負(fù)載增大，出現(xiàn)超負(fù)荷運行，就會燒毀電動機(jī)。因此，電動機(jī)在運行中，尤其是大功率電動機(jī)更要經(jīng)常檢查地腳螺栓、電動機(jī)端蓋、軸承壓蓋等是否松動，接地裝置是否可靠，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。噪聲和異味是電動機(jī)運轉(zhuǎn)異常、隨即出現(xiàn)嚴(yán)重故障的前兆，必須隨時發(fā)現(xiàn)開查明原因而排除。 
　　4．3．2　通過多種渠道經(jīng)常檢查。檢查電動機(jī)的溫度及電動機(jī)的軸承、定子、外殼等部位的溫度有無異常變化，尤其對無電壓、電流指示及沒有過載保護(hù)的電動機(jī)，對溫升的監(jiān)視更為重要。電動機(jī)軸承是否過熱，缺油，若發(fā)現(xiàn)軸承附近的溫升過高，就應(yīng)立即停機(jī)檢查。軸承的滾動體、滾道表面有無裂紋、劃傷或損缺，軸承間隙是否過大晃動，內(nèi)環(huán)在軸上有無轉(zhuǎn)動等。出現(xiàn)上述任何一種現(xiàn)象，都必須更新軸承后方可再行作業(yè)。注意電動機(jī)在運行中是否發(fā)出焦臭味，如有，說明電動機(jī)溫度過高，應(yīng)立即停機(jī)檢查原因。 
　　4．3．3　保持電動機(jī)的清潔，特別是接線端和繞組表面的清潔。不允許水滴、油污及雜物落到電動機(jī)上，更不能讓雜物和水滴進(jìn)入電動機(jī)內(nèi)部。要定期檢修電動機(jī)，清潔內(nèi)部，更換潤滑油等。電動機(jī)在運行中，進(jìn)風(fēng)口周圍至少3m內(nèi)不允許有塵土、水漬和其他雜物，以防止吸入電機(jī)內(nèi)部，形成短路介質(zhì)，或損壞導(dǎo)線絕緣層，造成匣間短路，電流增大，溫度升高而燒毀電動機(jī)。所以，要保證電動機(jī)有足夠的絕緣電阻，以及良好的通風(fēng)冷卻環(huán)境，才能使電動機(jī)在長時間運行中保持**穩(wěn)定的工作狀態(tài)。 
　　4．3．4　要定期測量電動機(jī)的絕緣電阻，特別是電動機(jī)受潮時，如發(fā)現(xiàn)絕緣電阻過低，要及時進(jìn)行干燥處理。 
　　4．3．5　對繞線式電動機(jī)，要經(jīng)常注意電刷與滑環(huán)間的火花是否過大，如火花過大。要及時做好清潔工作，并進(jìn)行檢修。 
　　4．3．6　保持電動機(jī)在額定電流下工作電動機(jī)過載運行，主要原因是由于拖動的負(fù)荷過大，電壓過低，或被帶動的機(jī)械卡滯等造成的。若過載時間過長，電壓過低，或被帶動的機(jī)械卡滯等造成的。若過載時間過長，電動機(jī)將從電網(wǎng)中吸收大量的有功功率，電流便急劇增大，溫度也隨之上升，在高溫下電動機(jī)的絕緣便老化失效而燒毀。因此，電動機(jī)在運行中，要注意檢查傳動裝置運轉(zhuǎn)是否靈活、可靠：連軸器的同心度是否標(biāo)準(zhǔn)；齒輪傳動的靈活性等，若發(fā)現(xiàn)有滯卡現(xiàn)象，應(yīng)立即停機(jī)查明原因排除故障后再運行。 
　　4．3．7　檢查電動機(jī)三相電流是否平衡，其三相電流任何一相電流與其他兩相電流平均值之差不允許超過10％，這樣才能保證電動機(jī)**運行。如果超過則表明電動機(jī)有故障，必須查明原因及時排除。 
　　 
　　5 結(jié)束語 
　　 
　　隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電動機(jī)及控制設(shè)備的技術(shù)性能也日益完善。在工作中如何正確的使用和掌握其性能，還需要我們在實際工作中不積累經(jīng)驗，判斷電動機(jī)及控制設(shè)備存在的問題與故障處理，找出故障原因并加以分析，及時采取對策，以保證電動機(jī)及傳動設(shè)備的正常運行。