矿山大型电气设备的故障诊断和排除

郭宏兵

矿山大型机电设备电气设备故障的排除,关键是故障的诊断。故障诊断,其实就是查找故障元器件。一般是把整个电路看成一个整体,通过一系列的分析、测试、研究,查找故障点。也就是说,先分析判断出现了什么故障,该故障最应该在哪个单元里出现,而在这个单元里那些原件最易引起该类型的故障,以此找出故障点和故障元件,从而排除电气设备的故障。一般要从以下的步骤进行查找判断。

1 故障诊断的主要工作环节

故障诊断系统的工作过程可以划分为4个主要环节,即信息采集、信息分析处理、工况状态识别和故障诊断环节。

1.1 信息采集环节

根据具体情况选用适当检测方式,将能反映设备工况物理量信息测量出来。如利用人的听、摸、视、嗅或选用温度、速度、位移、电流、电压、电场及应力等不同种类的传感器来感知设备运行中能量、介质、力、热、摩擦等各种物理和化学参数的变化,并把有关的信息传递出来。

1.2 信息分析处理环节

直接检测信息大都是随机信息,它包含了大量与故障无关的信息,一般不宜用做判别量,而是通过对信息的分析处理,找到工况状态与特征量的关系,把反映故障的特征信息和与故障无关的信息分离开来。

1.3 工况状态的识别环节

工况状态的识别就是状态分类问题,其目的是区分工况状态是正常还是异常,或哪一部分正常,以便进行处理。

1.4 故障诊断环节

故障诊断主要任务是针对异常状态,查明故障部位、性质、程度综合考虑当前设备的实际运行工况、历史维修资料和相关人员的知识,对故障做出正确的诊断。

2 电气系统故障的诊断方法

电气系统故障一般是电气控制线路的故障。引起的原因有很多,由各种损耗引起的发热和和散热条件的改变,电弧的产生,电源电压、频率的变化以及和环境因素等,都会引起故障。

2.1 故障的现场调查

现场检查和外观检查是进行设备电气诊断的第一步,对迅速进行故障诊断,查找故障的原因和部位,准确地获得第一手资料相当重要。主要是感觉检查:

(1)查看。故障发生后,检查外观变化,如熔断指示装置动作、绕组表面绝缘脱落、变压器油箱漏油、接线端子松动脱落、信号装置出现故障显示等;观察颜色变化,电气设备温度升高会带来颜色变化,变压器发生短路故障后,其油的颜色会由黄变黑、变暗,发电机定子槽楔的颜色也会因为过热发黑变色。

(2)问询。向操作者了解故障发生前后的情况:故障发生在开车前或后,还是在运行中;是运行中自行停车,还是发现异常情况由操作者停车的;发生故障时设备发生在哪个程序,都动了哪个按钮或者开关;故障发生前后,设备有无异常现象;以前是否发生过类似的故障,是怎样处理的等等。通过询问往往能得到一些有用的信息,有利于根据电气设备的工作原理来分析发生故障的原因。

(3)听诊。通过设备正常运行和故障状态下的声音进行分析:电动机正常运行时,声音均匀、无杂声或特殊响声;如有较大的“嗡嗡”声时,则表示电流负载过大;若“嗡嗡”声特别大,则表示电机处于缺相运行(一相熔断器熔断或一相电源中断等);如果有“咕噜”声,则说明轴承间隙不正常或滚珠损坏;如有严重的碰擦声,则说明有转子扫膛及鼠笼条断裂脱槽现象;如有“咝咝”声,则说明轴承缺油。

(4)触测。用人的触觉可以监测设备的温度、振动及间隙的变化。如电动机变压器和一些电器元件的线圈发生故障时温度会明显升高,通过用手触摸可以判断有无故障发生。

2.2 利用仪表和诊断技术确定故障

(1)电阻法。通常指利用万用表的电阻挡,测量线路、触电是否通断的一种方法。

(2)电压法。指利用万用表的相应的电压挡,测量电路中电压值的方法。

(3)电流法。指利用万用表的相应的电流挡,测量电路中电流值是否符合正常值,来判定故障的原因。

(4)短接法。适用于低电压、小电流的回路中,将怀疑短路点用导线短接进行试验。

(5)仪器测试法。借助各种仪器仪表测量各种参数,以便分析故障原因。

(6)调试参数法。有些线路中元器件无损坏,线路接线良好,只是由于某些物理量调整不合适,使系统不能正常工作,这时应根据电气工作原理及设备的具体情况进行调整。

2.3 利用经验确定故障

(1)弹性活动部件法。弹性活动部件法主要用于活动部件,如接触器衔铁、行程开关的滑轮臂、按钮等的故障检查。这种方法通过反复弹压活动部件,检查哪些部件动作灵活,那些有问题,以找出故障部位。

(2)电路敲击法。电路敲击法是在电路带电的状态下进行故障确定的。检查是可用一只小的橡皮锤,轻击工作中的元件,如果电路故障突然排除,或者突然出现,都说明敲击元件附件或者是被敲击元件本身存在接触不良现象。

(3)观察火花法。电路存在接触不良故障时,在电压电源的作用下,常产生火花并伴随着一定的声响。因为火花和声音一般比较微弱,因此应在比较黑暗和安静的情况下观察电路有无火花产生,听听是否有放电时的“嘶嘶”声或者“噼啪”声,来判断有无故障或者故障发生的地点。

(4)非接触温法。温度异常时,元件性能发生改变,同时元件温度的异常也反映了元件本身存在过载、内部短路等现象。实际中可采用感温贴片或红外辐射测温计进行温度测量,感温贴片具有一定的变色温度点,超过这一温度时就会改变颜色。

(5)元件替换法。对被怀疑有故障的元件,可采用替换的方法进行验证。如果故障依旧,说明故障点怀疑不准,可能该元件没有问题;如果故障排除,则与该元件相关的电路部分存在故障,应加以确认。

(6)对比法。如果电路有两个或两个以上的相同部分时,可以对两部分的工作情况进行对比。因为两个部分同时发生相同故障的可能性较小,因此通过比较可以方便的测出各种情况下的参数差异,通过合理分析即可确定故障范围和故障情况。

(7)交换法。当有两个及以上相同的电气控制系统时,可把系统分成几个部分,将不同系统的部件进行交换。当换到某一部分时,电路不能正常工作,而将故障部分换到其他设备上时,该设备也出现了相同的故障,则说明故障就在该部分。同理,当控制电路内部存在相同元件时,也可将相同元件调换位置,检查相应元件对应的功能是否得到恢复,故障是否又转到另外的部分,则说明调换元件存在故障;如果故障没有变化,则说明故障与调换元件没有关系。

以上是几种常用的方法,可以单独使用,也可以混合使用,在实践的过程中,我们可以根据具体情况灵活运用。