探析工厂电气设备故障及其维护

熊山

摘 要：本文重点探究冶金工厂电气设备问题产生的因素以及类别，并结合这类问题指出不同的措施。希望能推动工厂电气装置的稳定运行，为冶金装置的运行提供技术支撑。

关键词：电气设备 故障 维护

中图分类号：TM507 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）02-0-01

近年来，由于我国经济在不断的发展，工厂产品的需要也步入了关键阶段。虽然中国的冶金装置与欧美等国家之间存在差异，但现代化和高端电气装置的形势正逐渐加深。本文探究了冶金工厂电气装置的重点故障，结合笔者自身的经验，指出相应的策略。

一、电气设备的主要故障分析

1.电机装置故障

在工厂生产装置运行过程中，电机的故障问题是影响设备正常运行的重要因素之一。导致电机不能正常工作或发生故障有两个主要原因：一是启动系统发生故障，电动机不能正常工作。此种情况，技术人员应及时检查启动装置（如变频器、自耦变压器、软启动器等）、电气联锁情况和电气元件等是否正常工作，采用逐项排查的方法找到故障的原因，并对损坏部分进行修复或更换；二是电动机内部出现故障，导致线圈短路烧毁。此种情况，技术人员可以利用万能表的电阻档测量每个绕组的电阻进行判断和确认后，对电机进行修复。

2.变频器故障

变频器是目前工厂电气设备中最常用的启动装置，本人以此作为本文电气设备启动装置中的代表进行介绍。

2.1变频器以及载荷选配问题

由于工厂生产过程中所用的生产装置种类众多，特性不同，且对生产装置的形式要求、功能要求和工艺要求各有不同，所以在选择变频器时不仅要根据不同要求进行合理选择，还应根据生产装置的恒定扭矩载荷、恒定功率载荷和风扇泵类型载荷三种类型进行合理选配，才能从源头上降低电气设备故障率和后期维护成本。

2.1.1恒定扭矩载荷是指无论速度如何变化，载荷转矩TL总是恒定的与速度无直接关系。恒定扭矩载荷分为潜在载荷和摩擦载荷。潜在载荷的位置能量负荷对能量反馈制动功能和起动转矩要求非常苛刻，同时还具有短时间内实现正向旋转和反向旋转功能，因此选择变频器时，应选用具有四象限操作的变频器；摩擦载荷对启动转矩要求很大，如需要约100左右的制动扭矩，则起动扭矩需要达到约150的额定扭矩，因此选择变频器时，应选用具有大启动转矩、大制动转矩、强过载能力、长过载时间和恒定转矩特性的变频器。

2.1.2恒定功率载荷是指当载荷功率恒定时，相同功率之间无直接联系。当载荷功率PL为稳定值时，载荷转矩的载荷特征与载荷特性成反比例；当恒定功率载荷由变频器驱动时，则必须将恒定功率载荷掌握在一定的速度变化范围内。在正常使用情况下，可以选择恒定转矩低于某个速度点的速度调节装置。在行业领域中将该速度点命名为基频，和基频相反的电压值是变频器输出的固定电压值。

2.1.3风扇泵型载荷基本上是方形扭矩载荷，通常需要使用既可靠又经济的变频器。在实际运行过程中，由于风机泵式载荷的转动惯量非常大，变频器对风机的减速时间难以掌控，所以在变频器设置时，如果变频器启动时没有发生过电流跳闸或减速时没有过电压跳闸，应尽量设置最少的启动时间。

2.2变频器谐波问题

在一般变频器的构造中，主要电路的形态一般容纳了三个层次，即滤波部分、整流部分和逆变部分。反相层次一般是IGBT的三相桥式变频器，输出为PWM波形；整流层次一般是不能操控的三相全波整流器，其主要功能是将交流电源转换成直流电源；逆变层次的功能与整流层次相反，即将直流电源转换成交流电源。此外，一般情况下的变频器的输出功率主要基于基波，同时也与其他谐波混合。低层次的谐波对电机载荷有较高影响，会导致电机转矩波动。高层次的谐波能够在一定情况下提高变频器输出电缆的漏电流，会导致电机单元的输出功率不足。因此，技术人员在解决故障时，首先对变频器的知识有所了解，并进行逐一排查找到问题的根源。

2.3变频器发热问题

一般来说，变频器发热是导致变频器损坏的重要因素之一，导致变频器发热的原因有两种：一种是在正常使用情况下，变频器内部控制装置发热导致变频器损坏，约占变频器损坏原因的97%，其余3%是由控制电路故障引起；另一种原因是人为因素，即人为非正常操作所致。因此，技术人员在诊断变频器发热故障时，只有找准故障根源，才能有效解决故障。

二、电气设备的维护措施

1.电机相关维护措施

首先，保持电机干燥的环境，定期清洁配电柜和电机。定期检查进气口，防止尘土沉积影响散热。其次，如发现电机热保护装置存在故障并连续发生异常时，技术人员应及时检查电机是否存在故障，保护设备的设置是否过低。再次，应确保电机运行期间有足够的润滑，一般情况下，电机正常工作4600小时后，应主动添加润滑脂。如果电机运行时轴承温度较高或润滑脂恶化，应立即停止运行并更换润滑脂；最后，如果电机在运行时存在震动频率过大、温度过高或噪声过大的情况，可能是轴承损坏，应及时检查轴承，如果轴承损坏应及时进行更换。

2.变频器的维护设施

如果变频器的谐波存在故障，应采取相应的维护措施进行抑制。具体方式：第一，增加逆变器电源内部阻抗。电源内部阻抗，即变压器的短路阻抗，它可以缓冲逆变器中直流滤波器的无功功率。假如逆变器的容量大于电源容量，则内部阻抗值越大，谐波含量越低。反之，逆变器的容量小于电源容量，则内部阻抗值越大，谐波含量就越大。采用此种方式时，必须选用具有较大短路阻抗的逆变器；第二，结合具体情况调整逆变器的谐波载波比；第三，选择逆变器专用滤波器，一方面便于检测逆变器的谐波电流相位和电流幅度；另一方面它对吸收逆变器谐波电流方面有着十分明显的效果。在实际使用过程中，逆变器是利用自身安装的风扇进行散热，如风扇出现异常时，应及时终止整个变频器的运行，防止温度过高烧毁装置。正常情况下，变频器的运行环境温度应控制在-10℃～40℃，才能有效延长逆变器的使用寿命和保持性能稳定。

結语

电气设备在长期运行过程中，会出现电机故障、电机启动装置故障和控制装置故障。电机常见故障有线圈绝缘下降导致短路，以及电机轴承缺油或电机轴承损坏导致电机不能正常工作等；电机启动装置变频器常见故障有谐波、载荷选配和发热等故障；控制装置常见故障有控制电路、控制元件损坏和控制元件设置不当等故障。因此，工厂不仅要加强电气设备维修人员技术能力的培养工作，还应注重加强对电气设备的设计、选配、安装、使用和维护保养方面的管理工作，才能有效降低工厂电气设备故障率，提高开机率。

参考文献

[1]杨杨.工厂电气设备的日常维护与管理教学探析[J].科技与创新，2016（8）：121-121.

[2]叶辰之.电气设备故障诊断和维护探析[J].科技展望，2016，25（12）.