化工电气常见故障分析及处理策略

2022-02-12张晓明山东天弘化学有限公司山东东营257000

化工管理 2022年36期

关键词：短路绝缘电气设备

张晓明(山东天弘化学有限公司，山东东营 257000)

0 引言

化工电气设备的运行状况具有高度复杂性，容易在运行过程中出现各类电气故障，进而影响化工厂的正常生产。化工厂需要对各类电气故障的发生原因进行分析及归纳，从而采取更加有效的措施来应对电气故障。

1 化工电气设备常见的故障类型

1.1 短路故障

产生短路故障的原因具有多种类型，不仅与电气设备实际的质量具有密切的关联，同时与设备运作的实际环境、人员操作不当具有密切的关联，比如设备在应用过程中，老化到一定程度后，内部便会出现断路或者短路问题。由此表明，此设备已经超出其使用年限，会出现电器的短路故障。另外，自然条件也是出现短路及断路的主要原因，尤其放置在室外的电气设备可能会由于下雨等诸多原因造成进水短路，同时会遭遇雷击而导致设备出现烧毁问题。操作人员如果操作不当，会导致整体设备出现短路情况，此问题在化工设备使用中较为常见。

1.2 绝缘故障

电气设备绝缘故障是指设备的绝缘性能显著变差，这会导致漏电，进而使生产效率受到影响。如果电气设备长时间在高压电的条件下运行，其绝缘性能变差的几率会大大增加。此外，当设备密封性不好时，其容易受到外部各种因素的影响，设备老化速度会加快，绝缘性能也会变差。

常见的绝缘故障可分为电压电流互感器绝缘故障、变压器绝缘故障和电缆绝缘故障。电压电流互感器是电气设备的重要组成部分，在运行过程中会承载相对较高的负荷，容易发生老化。互感器绝缘为电容均压结构[1]。特别是承受60 kV以上电压的高压套管会使用油性材料与胶质材料联合构成的电容型组件作为绝缘材料，其绝缘效果有待进一步优化。

1.3 电气设备异常发热

电气设备在运行时总是要发热的。当电气设备正常运行时，其最高温度不会超过一定限值，而当电气设备的运行出现问题时，电气设备可能异常发热，温度明显升高，在一定条件下甚至可能引起火灾。

1.4 电气设备异响

电气设备在实际运行过程中会产生轻微的、均匀稳定的声响。如果设备出现故障，则会发出刺耳的、不稳定的声响，因此可以依据设备在运行过程中发出的声响，判断其是否出现故障。

1.5 电气设备异常震动

电气设备在运行过程中会出现较为稳定的震动现象，其振幅及频次会固定在一定区间内。如果设备在运行时存在异常情况，则其振幅会异常增大，频次会明显增多，因此可以通过对各类震动参数的监测来判断设备内部是否出现故障。当设备整体振动异常时，需要立即停机检查，对异常震动的原因进行分析。

1.6 电机电流超过额定值

此现象在设备运行中较为常见，且多出现在循环水泵房的循环水泵中。当出现此类问题时，需要对发生超电流的位置进行准确定位。

2 各类化工电气故障出现的原因

2.1 短路故障的原因

出现短路故障的原因主要有三大类：

(1)电气设备的部件出现损坏。电气设备自身存在一定质量缺陷，设备运行时间过长，绝缘部件脱落、老化，三相熔断器同时熔断和运行电压过高时出现电压击穿等因素都会损坏部件。

(2)维护操作不当。工作人员不严格按照操作流程使用和维护电气设备也容易引起设备短路。

(3)环境因素。当电气设备在运行中碰到低温大风等恶劣天气时，容易出现加工线路被刮倒或者断线等问题，而如果碰到雷电天气，还可能出现雷电击穿电气设备进而引发短路的现象[2]。

2.2 绝缘故障的原因

当设备长时间出现发热现象，其漆包线上的绝缘漆容易老化并挥发。而当电气设备长期处于相对潮湿的环境时，空气中的水分会附着在绝缘材料的表面，使电气设备的绝缘电阻降低。此外，在电气设备的运行过程中，受各类外界因素的影响，设备的外壳及外部线路容易发生破损，设备的绝缘性能进一步变差。

2.3 电气设备异常发热的原因

电气设备发热主要是由于电阻损耗发热和电介质损耗发热。电阻损耗发热是因为导电回路中的金属导体自身具有相应的电阻。根据焦耳定律和楞次定律，当电流通过金属导体时，一部分电能会以热损耗的形式消耗在电阻上。金属导电材料和由固体、液体、气体等电介质组成的绝缘材料是电气设备不可缺少的组成成分。当导电体周围的电介质处于相应的电场中时，会产生能量损耗，也就出现了电介质损耗发热。

2.4 电气设备出现异响的原因

电气设备的内外部配件和外部线路等部位都可能产生异响。出现异响的原因很多：一是转子与定子绝缘纸发生摩擦；二是定转子铁芯松动；三是定子绕组存在接线错误或发生短路；四是轴承内渗入了相应的杂物；五是轴承润滑油不足，出现磨损；六是风道堵塞；七是风扇与相应的风罩发生摩擦；八是电源电压过高或者不平衡。

2.5 电气设备异常震动的原因

电气设备出现异常震动的原因比较复杂，通常有以下几种：一是轴承存在磨损，间隙增大；二是转子出现不平衡、开焊等现象；三是相应的转轴发生弯曲，连轴器中心无法对正皮带轮；四是铁芯存在并行或者松动现象。

2.6 电机电流超过额定值的原因

此类故障的原因一般是循环水泵出口的压力较小，流量相应地大幅度增加，或者传输的液体比重相对较大。当出现三相电流不平衡时，电机电流也可能超过额定值。

3 化工电气故障的处理策略

3.1 短路故障的处理

为预防短路故障，化工企业要确保采用了正确的方式安装设备，需要依照规范定期对相应设备开展检修，做好室外设备的防潮、防雨等工作，及时处理设备运行中存在的缺陷或者更换新的设备。

3.2 绝缘故障的处理

做好冷却风扇的清洁工作对预防绝缘故障十分重要。化工企业需要做好冷却风扇进风口的清洁工作，避免粉尘、油污等杂质进到冷却风扇内部引起冷却风扇短路，影响冷却效果[3]，进而使设备绝缘性能变差。

此外，企业还要做好电机内外部防尘和干燥工作，不在湿度大的环境中运行电机，避免电机受潮而减损绝缘性能。

3.3 电气设备异常发热的处理

在处理电气设备异常发热时，做好发热故障的诊断十分重要。诊断方法分为表面温度诊断法和同类比较法。表面温度诊断法是指利用测温仪表对设备表面的温度进行检测，并结合设备负荷率、设备的性质等因素来判断设备有无异常发热。同类比较法是指当电气设备性能参数和电气回路中通过的电流相同时，对比不同电气设备的升温情况以判断设备是否异常发热，也可以通过比较三相电流致热型设备的各个部位升温情况来判断。当诊断出设备异常发热时，化工企业需要及时采取维修措施。依照实际的故障类型进行针对性的处理，如果电气设备中由于其构建温度异常升高，导致相应的故障。维修人员需要应用专门的设备对其问题进行排查，对设备内相应的构件温度进行检查，找到发热相对明显且温度相对较高的构件，对其损害增加的实际原因进行详细的分析。如若构件自身存在着较为明显的质量问题，或者发生了相对明显的损坏，需要对其进行及时的更换。在更换结束后，需要进一步对其进行检查，确保设备能够得到正常的运行。如果由于整体电机负荷相对较大，且内部散热效果相对较低而导致的，需要进一步对电机设备内的线路以及相应的电流与实际的电压予以检查。同时，需要进一步使设备冷却器的综合效果得到提升，尽可能使高温导致的不良影响降低。最后，在对故障进行处理后，需要进一步对电气设备与相关的线路进行逐一检查，保证维修的实际效果与具体设备运行的综合要求相符。

3.4 电气设备发出异响的处理

针对电气设备发出异响的不同原因，化工企业可相应地从以下几点着手处理：一是修剪定子的绝缘纸，避免与转子发生摩擦；二是固定定转子的铁芯；三是消除定子绕组存在的接线错误；四是及时清洗或更换相应的轴承；五是适量增加轴承所需的润滑油；六是清洗相应的风道；七是检修风扇和风罩；八是检查并调整电源电压。

3.5 电气设备异常震动的处理

出现设备异常振动时，化工企业一是要对轴承进行检修，及时更换不符合要求的轴承；二是矫正转子的动平衡；三是更换发生弯曲的转轴；四是要加固铁芯。

3.6 电机电流超过额定值的处理

为了防止电流超过额定值，化工企业需要定期检查并调整循环水泵的转速。当水泵的扬程与出口压力较低而引起流量过大时，企业需将水泵出口的阀门关小以控制流量。

4 电气设备故障处理要点分析

4.1 优化设备故障诊断

为了使整体故障诊断工作在落实过程中，结果更加具备精准性。在诊断前需要全面对化工电气设备的运行条件以及运行的实际状态予以确定，确保能够真正做到早发现故障，进行及早的处理。具体而言，对故障诊断工作进行优化，可从以下几个角度进行：

第一，对设备运行状态进行监测。状态监测属于具有跟踪性的监测模式，是整体电气设备在具体运行过程中进行针对性故障检测的重要方式。相关工作人员需要对电气设备整体结构与相应的运行机制予以掌握，对电气设备运行的实际振动频率、响度，以及在运转中的实际速度等诸多情况进行详细的分析。对组件进行综合性的观察，发现实际的故障部位，采取更加针对性的处理手段。第二，对故障识别诊断予以优化。故障诊断识别工作可使用听、闻诊断模式。此模式具有较高的精准度。通常情况下，会依照电气设备故障参考依据作为实际的判别目标。结合上述故障类别，以及形成原因进行详细分析，同时，根据工作人员自身的专业知识及经验予以落实。但需要注意，此工作具有一定的主观性，其诊断具有的一定程度的局限性，需要进一步确保工作人员的综合检测能力得到提升。第三，有效预测未来。预测未来能够进一步针对设备定期检测的相关行为，对当前设备用的具体情况进行感知，并且分析在未来应用过程中，设备可能存在的系列故障。化工电气设备由于受到其使用年限的实际影响，与各类客观生产条件，会产生一定程度的受损。对隐患进行提前预判极为重要，能够对设备进行及时的维修，并且防止故障产生[4]。

4.2 细化设备检修工作

对电气设备的实际构件予以科学精准分级，将其中检查难度具有一定差异的构件，与实际发生故障概率具有一定差异的构件，通过合理的方式进行分级。维修人员需要根据差异化的级别，对相应的设备构建出更具针对性的检修计划。比如，针对容易出现各类故障的构件，需要进一步增加检测的频率，对并不容易存在故障且实际维修难度相对较大的构件，可进一步对其维修时间予以延长，合理的调整能够使不同构件维修的实际频率得到更加科学的优化。由此，能够确保检修的效果得到提升。化工厂对电气设备的应用具有较高的精准度要求。电气设备实际的运行效率与实际的精度会受到一定程度的负面影响。因此，在实际检修工作开展过程中，相关检修人员需要进一步对电气元件的重视程度进行提升。而在各类维修及更换工作开展后，需要对设备的实际参数予以检查，确保电气设备在具体运行过程中的精准度与整体工厂作业的综合要求相符。