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大型機電設備安裝調試過程中的問題分析及處理措施

　　
　1 概述
　　
　　在工程機電設備安裝施工完成之后，通常要對電動機及其所帶的機械作單機起動調試。調試運行設備是在施工單位人員的操作下，按照正式生產或使用的條件和要求進行較長時間的工作運轉，與項目設計的要求進行對比。目的是考驗設備設計、制造和安裝調試的質量，驗證設備連續工作的可能性，對設備性能作一檢測，并將檢測的數據與設備制造出了記錄的數據進行比較，對設備工程的質量作出評價。在實際工作中設備的試運行往往會碰到意想不到的異常現象，使電動機起動失敗而跳閘，較大容量的電動機機會便多一些。為了便于事后分析，而電機起動之前，我們就應做好事前準備工作(尤其是大型電動機更需要重視)，并對檢查的結果加以分析。
　　
　　2 電動機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，用兆歐表測量電動機各項繞組之間及每項繞組與地(機殼)之間的絕緣電阻，測試前應拆除電動機出線端子上的所有外部接線。通常對500V以下的電動機用500V兆歐表測量，對500～3000V電動機用1000V兆歐表測量其絕緣電阻。按要求，電動機每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，其絕緣電阻應不低于0.5MB·Ω。如絕緣電阻較低，則應先將電動機進行烘干處理，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情況下先模擬動作一次，確認各環節動作無誤，包括信號燈顯示正確與否。檢查電動機引出線的連接是否正確，相序和旋轉方向是否符合要求，接地或接零是否良好，導線截面積是否符合要求。
　　2．1．3　檢查電動機內部有無雜物，用干燥、清潔的200-300kPa的壓縮空氣吹凈內部(可使用電吹風機或手風箱等來吹)，但不能碰壞繞組。
　　2．1．4　檢查電動機銘牌所示電壓，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，還要檢查起動設備的接線是否正確。
　　2．1．5　檢查電動機緊固螺栓是否松動，軸承是否缺油，定子與轉子的間隙是否合理，間隙處是否清潔和有無雜物。檢查機組周圍有無妨礙運行的雜物，電動機和所傳動機械的基礎是否牢固。
　　2．1．6　檢查保護電器(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接觸是否良好，電刷壓力是否符合制造廠的規定。
　　2．1．8　檢查啟動設備是否完好，接線是否正確，規格是否符合電動機要求。用手扳動電動機轉子和所傳動機械的轉軸(如水泵、風機等)，檢查轉動是否靈活，有無卡澀、摩擦和掃膛現象。確認安裝良好，轉動無礙。
　　2．1．9　檢查傳動裝置是否符合要求。傳動帶松緊是否適度，聯軸器連接是否完好。
　　2．1．10　檢查電動機的通風系統、冷卻系統和潤滑系統是否正常。觀察是否有泄漏印痕，轉動電動機轉軸，看轉動是否靈活，有無摩擦聲或其它異聲。
　　2．1．11　檢查電動機外殼的接地或接零保護是否可靠和符合要求。
　　
　　2．2　電動機試運行過程中檢查
　　2．2．1　啟動時檢查
　　2．2．1．1　電動機在通電試運行時必須提醒在場人員注意，傳動部分附近不應有其它人員站立，也不應站在電動機及被拖動設備的兩側，以免旋轉物切向飛出造成傷害事故。
　　
　　2．2．1．2　接通電源之前就應作好切斷電源的準備，以防萬一接通電源后電動機出現不正常的情況時(如電動機不能啟動、啟動緩慢、出現異常聲音等)能立即切斷電源。使用直接啟動方式的電動機應空載啟動。由于啟動電流大，拉合閘動作應迅速果斷。
　　2．2．1．3　一臺電動機的連續啟動次數不宜超過3～5次，以防止啟動設備和電動機過熱。尤其是電動機功率較大時要隨時注意電動機的溫升情況。
　　2．2．1．4　電動機啟動后不轉或轉動不正常或有異常聲音時，應迅速停機檢查。
　　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　檢查電動機轉動是否靈活或有雜音。注意電動機的旋轉方向與要求的旋轉方向是否相符。
　　2．2．2．2　檢查電源電壓是否正常。對于380V異步電動機，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　檢查電動機所帶動的設備是否正常，電動機與設備之間的傳動是否正常。
　　2．2．2．5　檢查電動機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外殼是否有漏電和接地**。
　　2．2．2．7　檢查電動機外殼有無過熱現象并注意電動機的溫升是否正常，軸承溫度是否符合制造廠的規定(對絕緣的軸承，還應測量其軸電壓)。三相異步電動機的*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　檢查電動機的軸向竄動(指滑動軸承)是否超過表2的規定。測量電動機的振動是否超過表3的數值(對容量為40kw及以下的不重要的電動機，可不測量振動值)。
　　　
　　3 電動機發生故障的原因分析
　　
　　電動機發生故障的原因可分為內因和外因兩類：
　　3．1　故障外因
　　3．1．1　電源電壓過高或過低
　　3．1．2　起動和控制設備出現缺陷
　　3．1．3　電動機過載。
　　3．1．4　饋電導線斷線，包括三相中的一相斷線或全部饋電導線斷線。
　　3．1．5　周圍環境溫度過高，有粉塵、潮氣及對電機有害的蒸氣和其它腐蝕性氣體。
3．2　故障內因
　　3．2．1　機械部分損壞，如軸承和軸頸磨損，轉軸彎曲或斷裂，支架和端蓋出現裂縫。所傳動的機械發生故障(有摩擦或卡澀現象)，引起電動機過電流發熱，甚至造成電動機卡住不轉，使電動機溫度急劇上升，繞組燒毀。
　　3．2．2　旋轉部分不平衡或聯軸器中心線不一致。
　　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、換向器和滑環損壞，絕緣擊穿。震擺和刷握損壞等。
　　
　　4 電動機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(有時FT接在電流互感器二次側回路中)為例，來介紹電動機起動失敗的異常現象，并分析其起動失敗的原因及采取的對策。
　　
　　4．1　電動機的控制與保護
　　4．1．1　電動機一起動立即跳閘，即瞬時跳閘
　　斷路器QF瞬動跳閘，會使人懷疑是否發生了短路故障，一般而言，設備安裝完畢，在有關的開關柜內先將導電物等**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，能發現絕緣已損壞。*迷惑不解的是一切都好，但斷路器仍然發生瞬動跳閘，此時應確認斷路器選擇的脫扣電流值是否合理。如40KW的電動機，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，而且瞬時電流倍數為10，可達1000A，足以躲開電動61N的起動電流，似乎不應該有問題。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端電壓不足造成的，此時從監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，致使電動機端電壓過低，起動轉矩不足以克服負荷轉矩，電動機如堵轉一般，電流始終不衰減，熱保護到時動作跳閘，起動失敗。
　　如果是供電線路過長可設法用電容補償方法，提高配電室母線電壓。當然電容器應是可調節的，以免電動機停機時母線電壓過高。
　　如果是電抗過大，則設法減小電抗值，使得母線電壓與電動機端電壓均有妥當的數值，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)，此時因電動機內有乘磁，它的電磁場的情況與停機是不同的，有自己的極性方向，類似發電機。當合至電網時由于相位不一致，有時會造成大的沖擊，其電流甚至會超過會電壓起動的情況，出現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??能成功，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以上的電動機發生的較多，因為其乘磁能量大。遇到這種情況應使用電抗器降壓，用短路電抗來達到全電壓起動目的。其過程中間沒有供電間隙，就不會產生上述情況。
　　4．1．3　短延時跳閘
　　電動機起動過程中，跳閘時間不足1s的為短延時跳閘。其異常現象不多見，上述熔斷器**是其中之一。另外，帶有接地保護的斷路器，其漏電動作整定值偏小，因電動機的饋贈電線路在敷設中絕緣受傷，漏電流值偏大，有時會導致接地保護動作。為防止誤動作，接地保護通常有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現此故障的。
　　此外，短延時跳閘原因是上**保護錯誤動作。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等電動機負荷的存在，當M1起動時，有6IN起動電流存在，QF保護越級動作，此往表現為短延時，同時Mn等電動機也從運行中跳閘，表象很清楚，很容易識別。對策是提高QF的整定值。
　　
　　4．2　電動機常見故障及排除方法
　　異步電動機的故障可分為機械故障和電氣故障兩類。機械故障如軸承、鐵心、風葉、機座、轉軸等故障，一般比較容易觀察與發現：電氣故障主要是定子繞組、電刷等導電部分出現的故障。由于電動機的結構型式、制造質量、使用和維護情況的不同，往往可能出現同一故障有不同外觀現象，或同一外觀現象引起不同的故障。因此要正確判斷故障，必須先進行認真細致的觀察、研究和分析。然后進行檢查與測量，找出故障所在，并采取相應的措施予以排除。
　　4．2．1　調查
　　首先了解電機的型號、規格、使用條件及使用年限，以及電機在發生故障前的運行情況，如所帶負荷的大小、溫升的高低、有無不正常的聲音、操作情況等等，并認真聽取操作人員的反映。
　　4．2．2　察看故障現象察看的的要按電機故障情況靈活掌握，有時可以把電動機上電源進行短時運轉，直接觀察故障情況，再進行分析研究。有時電機不能上電源，通過儀表商量或觀察來進行分析判斷，然后再把電機拆開，測量并仔細觀察其內部情況，找出其故障所在。
　　
　　4．3　電動機運行中的監視與維護
　　電動機在運行時，要通過聽、看、聞等及時監視電動機，以期當電動機出現不正常現象時能及時切斷電源，排除故障。具體項目如下：
　　4．3．1　聽電動機在運行時發出的聲音是否正常。電動機正常運行時，發出的聲音應該是平穩、輕快、平均、有節奏的。如果出現尖叫、沉悶、摩擦、撞擊、振動等異聲時，應立即停機檢查。觀察電動機有無振動、噪聲和異常氣味電動機若出現振動，會引起與之相連的負載部分不同心度增高，形成電動機負載增大，出現超負荷運行，就會燒毀電動機。因此，電動機在運行中，尤其是大功率電動機更要經常檢查地腳螺栓、電動機端蓋、軸承壓蓋等是否松動，接地裝置是否可靠，發現問題及時解決。噪聲和異味是電動機運轉異常、隨即出現嚴重故障的前兆，必須隨時發現開查明原因而排除。
　　4．3．2　通過多種渠道經常檢查。檢查電動機的溫度及電動機的軸承、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的電動機，對溫升的監視更為重要。電動機軸承是否過熱，缺油，若發現軸承附近的溫升過高，就應立即停機檢查。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，內環在軸上有無轉動等。出現上述任何一種現象，都必須更新軸承后方可再行作業。注意電動機在運行中是否發出焦臭味，如有，說明電動機溫度過高，應立即停機檢查原因。
　　4．3．3　保持電動機的清潔，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上，更不能讓雜物和水滴進入電動機內部。要定期檢修電動機，清潔內部，更換潤滑油等。電動機在運行中，進風口周圍至少3m內不允許有塵土、水漬和其他雜物，以防止吸入電機內部，形成短路介質，或損壞導線絕緣層，造成匣間短路，電流增大，溫度升高而燒毀電動機。所以，要保證電動機有足夠的絕緣電阻，以及良好的通風冷卻環境，才能使電動機在長時間運行中保持**穩定的工作狀態。
　　4．3．4　要定期測量電動機的絕緣電阻，特別是電動機受潮時，如發現絕緣電阻過低，要及時進行干燥處理。
　　4．3．5　對繞線式電動機，要經常注意電刷與滑環間的火花是否過大，如火花過大。要及時做好清潔工作，并進行檢修。
　　4．3．6　保持電動機在額定電流下工作電動機過載運行，主要原因是由于拖動的負荷過大，電壓過低，或被帶動的機械卡滯等造成的。若過載時間過長，電壓過低，或被帶動的機械卡滯等造成的。若過載時間過長，電動機將從電網中吸收大量的有功功率，電流便急劇增大，溫度也隨之上升，在高溫下電動機的絕緣便老化失效而燒毀。因此，電動機在運行中，要注意檢查傳動裝置運轉是否靈活、可靠：連軸器的同心度是否標準；齒輪傳動的靈活性等，若發現有滯卡現象，應立即停機查明原因排除故障后再運行。
　　4．3．7　檢查電動機三相電流是否平衡，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**運行。如果超過則表明電動機有故障，必須查明原因及時排除。
　　
　　5 結束語
　　
　　隨著科學技術不斷發展，電動機及控制設備的技術性能也日益完善。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驗，判斷電動機及控制設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，以保證電動機及傳動設備的正常運行。

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