高校供水系统的常见电气故障分析

2016-02-22高阳王大伟

科技视界 2016年5期

高阳　王大伟

【摘要】本文分析了山东女子学院新校区供水系统出现的常见电气故障，介绍了相应的故障处理方法，在此基础上，总结了供水系统电气故障出现的规律，提出了预防和应对的若干方法，对保障校园供水系统的安全稳定运行有较好的指导意义。

【关键词】高校；供水系统；电气故障；变频器；故障预防

高校的能源动力保障是高校后勤工作的重要环节之一，是高校安全稳定运行的重要保证，而供水系统则是其中的关键组成。以山东女子学院为例，目前学校供水主要包括自来水和中水，其中自来水为市政供水，中水由学校中水站处理污水获得。不论是自来水还是中水，都需要大量的电气设备，如变频器、电机等，这些设备的正常运行直接关系到供水系统的正常运行。高校作为一个特殊的社会区域，在供水特点上与普通的城市供水有很大的差别[1]。总结分析高校供水系统的常见电气故障，具有重要的意义。

本文以山东女子学院位于长清区大学城的新校区为例，分析了该校区近年来供水系统出现的电气故障及处理方法，提出了预防和应对的若干方法，对保障校园供水系统的安全稳定运行有较好的指导意义。

1 供水系统的电气基本组成

目前绝大多数供水系统由三相异步电机提供动力，主要电气设备组成包括：断路器、交流接触器、热保护继电器及部分监测设备如远传压力表、液位显示器等。随着计算机和电力电子技术的发展，具有控制功能的智能仪器如变频器、软启动器、触摸屏、PLC等也在供水系统中得到了广泛的应用，尤其是变频技术的应用，不仅提高了系统的供水质量，更达到了很好的节能效果[1]。典型的变频器控制供水系统的电路如图1所示：

2 供水系统的电气故障分析

2.1 断路器跳闸不能合闸

故障描述：中水站3kw一步提升泵运行时突然断路器跳闸，且重复合闸后又立即跳闸。

故障分析及处理：断路器跳闸一般有两种原因：一是，断路器本身达到使用寿命不能继续使用，二是，水泵线圈烧坏，发生短路或接地。针对以上故障，首先断开水泵电缆，再合闸断路器发现不再跳闸，故初步判断为水泵故障。用摇表测量水泵线圈与地之间的绝缘发现水泵线圈接地，更换水泵后解决了这一故障。

2.2 变频控制水泵压力达不到设定压力

故障描述：供水站45kw供水泵正常时运行在35-40Hz左右，供水压力0.4兆帕，但某日突然低频运行，供水压力较低。

故障分析及处理：学校供水泵采用的是恒压变频控制[2]，变频器为施耐德ATV61系列变频器，通过电阻式远传压力表将压力信号反馈至变频器，变频器将反馈值与给定值比较后，进行变压变频，增大或降低水泵电机的转速达到恒压供水的效果。供水压力一般设定为0.4兆帕，故障时远传压力表表盘亦显示0.4兆帕，但从实际情况及其他压力表均显示压力不足，只有0.3兆帕左右，故判断为远传压力表故障，既压力表的远传信号与实际压力不符，导致变频器获得的压力信号错误，变频器不能正确变频，导致供水出现异常。在更换了远传压力表后，系统恢复了正常。

2.3 变频控制水泵转速突然增大，但出水压力未变

故障描述：供水泵变频器某日突然运行在最高频率50Hz，水泵电流亦高于正常值，但供水压力并未改变。

故障分析及处理：在水泵转速一定的情况下，供水系统流量增大时扬程降低，恒压变频供水系统当用水量增大时变频器会增大频率以提高电机转速保持供水压力恒定，故障时频率突然增大到工频判断是管道爆裂导致流量突然增大，巡视管网及时发现了漏点，关闭相关阀门后系统恢复了正常。

2.4 热保护继电器动作

故障描述：水泵热保护继电器动作导致水泵不能工作。

故障分析及处理：热保护继电器具有过载保护的作用，热保护继电器动作说明水泵电流过大，可能的原因有：水泵被异物堵塞电机堵转电流过大；水泵本身故障线圈老化电流过大。故障出现时水泵已运行多年，测量三相电阻后发现三相电阻差别较大，由于热保护继电器可以自动复位，在多次热保护动作后断路器也出现跳闸，综合判断水泵烧坏，只能更换水泵。

2.5 软启动器不能正常启动

故障描述：某日雷雨天气后水泵软启动器突然显示故障不能正常启动。

故障分析及处理：软启动器损坏。软启动器中有很多电子器件，遇雷电容易被击坏，因此雷雨天气应做好防雷措施防止软启动器被雷电击中[3]。

3 故障规律总结及预防处理措施

高校供水系统出现的电气故障有一定的规律，总结如下：

（1）故障多出现在用水的高峰期，有一定的周期性和季节性。高校用水和一般的居民用水不同，用水高峰多出现在早、中、晚比较固定的时间段，用水高峰时设备也满负荷运行，容易出现故障，而寒暑假等基本没有用水，很少出现故障。

（2）电气故障发生一般具有一定的渐进性。如以上讨论的热保护继电器动作故障，水泵的损坏表现为电流逐渐增大，到一定程度后水泵完全不能工作。因此，做好设备运行记录判断设备运行好坏对预防故障发生有重要的意义。

（3）电气故障往往表现为系统压力等其他参数异常。如以上出现的水压异常，有的是电气设备故障导致的，因此观察记录流量、压力等非电气参数对于判断故障原因有很大帮助。

针对以上规律，提出以下的预防处理措施：

（1）利用学校的假期对设备进行维护保养，必要时进行维修改造。高校寒暑假时间较长，用水较少，进行设备维修保养影响较小，并且效果比较明显。如山东女子学院在2015年暑假期间对中水站进行了全面维修，包括更换曝气管道等，开学后曝气风机未再出现因为曝气孔堵塞导致风机烧坏的问题，而此类故障在前一学期出现多次。

（2）做好运行记录。记录供水系统的压力、流量、水泵电流、频率等对于分析系统运行状态，预防处理故障有重要的意义。

（3）供水设备要按照一用一备或多用一备设置。在条件允许的情况下，供水系统的设备都应有备用设备，在主要设备故障而新设备未到的情况下，备用设备可以起到应急的作用，有利于供水系统的安全运行。多台设备可以交替运行，避免某一设备长时间高负荷运行。