第一篇：KR脫硫鐵水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)備故障分析與改進4

KR脫硫鐵水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)備故障分析與改進

高永福1 趙曉斌1 汪三波1 計德政1 王興東2 劉源泂2

（1 武漢鋼鐵有限公司煉鋼總廠，湖北 武漢 430083 2

武漢科技大學(xué)機械自動化學(xué)院，湖北 武漢 430081）

摘要：本文針對某煉鋼廠KR法脫硫工藝過程及主要設(shè)備特點，對其關(guān)鍵設(shè)備脫硫傾翻鐵水車在生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障進行分析，通過對傾翻機構(gòu)動力學(xué)及車載驅(qū)動油缸的液壓系統(tǒng)等分析找出原因，進而采取相應(yīng)措施取得良好的效果，保障了正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：KR鐵水脫硫，傾翻鐵水車，傾翻油缸，設(shè)備故障 中圖分類號：TH137 文獻標(biāo)識碼：A 引言

隨著鋼鐵工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)爐實現(xiàn)鐵水預(yù)處理—頂?shù)讖?fù)合吹煉—鋼水爐外精煉—連鑄機—熱送熱裝連續(xù)軋制，已經(jīng)被證明是高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的優(yōu)化工藝路線。實踐證明，爐外鐵水脫硫預(yù)處理使轉(zhuǎn)爐采用低硫鐵水冶煉，減輕轉(zhuǎn)爐冶煉和爐外精煉的脫硫負(fù)擔(dān)，石灰消耗減少，減少噴濺和渣量，提高金屬收得率和生產(chǎn)效率，同時提高了鋼水質(zhì)量，擴大品種范圍，增強市場競爭能力，是最為經(jīng)濟合理的優(yōu)選工藝[2]。

如圖1所示，鐵水傾翻車是KR脫硫鐵水預(yù)處理工藝環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它的主要作用是在鐵水的攪拌脫硫及前后兩次的扒渣過程中實現(xiàn)鐵水罐的平穩(wěn)傾翻，不得振動溢出鐵水。扒渣時利用兩個油缸同時驅(qū)動實現(xiàn)傾翻，由于負(fù)載較大，所以該液壓系統(tǒng)回路采用了液控單向閥與節(jié)流閥串聯(lián)來控制液壓缸速度，并利用液控單向閥鎖緊性能，實現(xiàn)鐵水包傾翻停止準(zhǔn)確、安全定位的目的[3,4]。從該車現(xiàn)場使用來看，由于其液壓系統(tǒng)多次發(fā)生故障，已嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)的順行。本文脫硫傾翻鐵水車在生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障進行了深入分析，通過對傾翻機構(gòu)動力學(xué)及車載驅(qū)動油缸的液壓系統(tǒng)等分析找出了原因，采取了相應(yīng)措施，取得良好的效果。

[1]

圖1 320t鐵水傾翻車現(xiàn)場照片

1鐵水脫硫工藝及傾翻車故障描述

鐵水脫硫預(yù)處理工藝流程及主要設(shè)備如圖2所示，不難看出傾翻車的正常運行是脫硫正常生產(chǎn)的重要保障。鐵水傾翻車的結(jié)構(gòu)圖3所示，其行走動作靠電機配減速機驅(qū)動，傾翻動作靠液壓驅(qū)動油缸實現(xiàn)，并且兩個驅(qū)動油缸有同步馬達。在運行臺車的上有鐵水包裝載槽的翻轉(zhuǎn)臺架，翻轉(zhuǎn)臺架的前部設(shè)置有由裝配于翻轉(zhuǎn)臺架下面的弧形齒圈與固定于稱量臺架上面的齒條組成的銷齒嚙合式弧形輥道，在翻轉(zhuǎn)臺架的后部設(shè)置有上端與翻轉(zhuǎn)臺架鉸接、下部經(jīng)耳軸與稱量臺架相連接的驅(qū)動油缸。整個傾翻車具有啟動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，噪音小及可頻繁快速的啟制動等優(yōu)點。并能根據(jù)扒渣工藝要求利用液壓鎖緊，穩(wěn)定保持在合適的旋轉(zhuǎn)角度?處，以保證運送鐵水、車上傾翻鐵水工作的安全進行。

高爐鐵水320t混鐵車鐵水罐2條停放線4臺鐵水傾翻車350/80t吊車合格轉(zhuǎn)爐測溫/取樣/稱量傾翻扒渣車扒渣渣罐渣罐車噴槍攪拌頭升降裝置測溫/取樣/稱量傾翻扒渣機扒渣傾翻確定下料量脫硫劑槽罐車高架式料倉渣罐渣罐車脫硫站脫硫傾翻

圖2鐵水脫硫預(yù)處理工藝流程及主要設(shè)備

d鐵水包?裝載槽翻轉(zhuǎn)臺架裝載槽驅(qū)動油缸齒圈齒條油缸耳軸G運行臺車 圖3脫硫鐵水傾翻車結(jié)構(gòu)簡圖

但近期傾翻車使用過程中頻繁出現(xiàn)故障，主要表現(xiàn)在兩個傾翻的驅(qū)動油缸軸頭經(jīng)常漏油，結(jié)合在更換油缸過程中的分析，總結(jié)具體的故障表現(xiàn)形式有：1）油缸密封損壞；2）油缸活塞桿拉傷，缸體也有拉傷；3）油缸耳軸與鋼制軸套（以下簡稱鋼套）配合過緊，導(dǎo)致該油缸現(xiàn)場更換超過8小時，并且鋼套出現(xiàn)磨損嚴(yán)重、破裂現(xiàn)象；4）油缸活塞桿有徑向變形；5）油缸耳軸斷裂。這些問題嚴(yán)重影響了脫硫的正常生產(chǎn)，也留下造成重大事故的安全隱患。2傾翻驅(qū)動系統(tǒng)動力學(xué)分析

結(jié)合現(xiàn)場實際情況對傾翻機構(gòu)進行運動與受力分析（見圖4），油缸在壓力油的作用下活塞桿推動 鐵水罐上升（下降），在上升的過程中，油缸耳軸轉(zhuǎn)動。此時油缸耳軸受剪切應(yīng)力[?]′和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[?]。而滿足許用剪切應(yīng)力[?]′要求是結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)，即根據(jù)油缸所承受的最大載荷對耳軸的強度進行效驗滿足要求。結(jié)合故障3）、4）分析可知，耳軸在轉(zhuǎn)動時，如果轉(zhuǎn)動靈活，應(yīng)力應(yīng)平均分布在耳軸面上；但現(xiàn)場選用鋼套且配合過緊，長期使用易出現(xiàn)卡死，此時軸套受到的扭矩，容易在耳軸同液壓缸缸體連接焊縫處引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致疲勞斷裂。

P1CGTA?P2B? 圖4驅(qū)動油缸受力簡圖

假設(shè)耳軸與鋼套為過盈配合，此時每個耳軸受到的最大扭矩為：

T?G?d?sin?（1）

式中T為油缸耳軸承受的扭矩；G為鐵水罐重力；d為罐徑；?為旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)??45?時，重力產(chǎn)生的扭矩也最大。因此取極限情況：G?2800KN，d?4.0497m，??45?，代入（1）得Tmax?15904KN?m。許用焊接切應(yīng)力條件為：

?max?2T(R?a)?[(R?a)?R]44?[?]

[5]

（2）

式中?max為耳軸焊接處受到的最大切應(yīng)力；[?]為許用焊接切應(yīng)力，取[?]?180MPa軸半徑，取R?50mm；a為焊接厚度，取a?5mm。

代入（2）得：?max?192.11MPa?[?]，不滿足要求。

；R為油缸耳故結(jié)合現(xiàn)場情況分析可知，由于鋼套潤滑不良和安裝配合過緊，長期使用導(dǎo)致耳軸卡死，從而受到扭矩過大引起斷裂，即故障5）。3 故障分析及改進措施

結(jié)合故障1）、2）進一步對驅(qū)動油缸的液壓系統(tǒng)進行分析。如圖5所示，脫硫傾翻車兩升降油缸同時工作，在液壓系統(tǒng)中要求同步。同步回路是靠帶有附加輔助回路的兩聯(lián)同步馬達（圖5中虛線范圍）來實現(xiàn)的，附加輔助回路包括兩個單向閥1、3和兩個溢流閥2、4，兩個馬達之間用一根軸聯(lián)動。當(dāng)馬達開始工作，一個油缸先達到終點，而這條油路的液壓馬達仍然在另一個馬達的軸帶動下繼續(xù)轉(zhuǎn)動，壓力油就被迫溢流回到系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)同步功能。同樣當(dāng)油路中油少時可用單向閥同步補油，這樣油多時溢流，油少時單向補充，最終實現(xiàn)同步功能[6]。

從以上原理分析可看出，同步馬達加工精度雖高，但不可能精確同步，最終導(dǎo)致通過球閥b分成的 兩個分流量也不相同。如果傾翻驅(qū)動油缸每次動作都是滿行程，那么每次都能自動消除位置同步誤差；但如果油缸每次運動的行程不同，必然會形成流量的誤差積累，導(dǎo)致兩側(cè)油缸出現(xiàn)明顯的不同步。

升降75346升8降1aTAb2cB 1、2-液控單向閥，3、4-溢流閥，5、6-液壓缸，7、8-傾翻油缸，a、b、c-高壓球閥

圖5驅(qū)動油缸同步液壓回路簡圖

結(jié)合脫硫現(xiàn)場實際工藝情況，由于在扒渣的過程中傾翻的角度始終不同，同時還需變換角度來更好的扒渣。因此油缸大部分運動均未滿行程，即每次運動的同步誤差無法消除，在加之同步馬達受管道壓力、負(fù)載匹配能力以及液壓系統(tǒng)的介質(zhì)影響，同步精度難以得到控制。因此會導(dǎo)致某個油缸受力過大，加之油缸耳軸轉(zhuǎn)動不靈活使耳軸受額外的扭矩，最終導(dǎo)致油缸長期漏油及活塞桿徑向變形。

結(jié)合傾翻車結(jié)構(gòu)特點進行分析，如圖3所示，傾翻機構(gòu)中的2個驅(qū)動油缸和傾翻臺架鉸接在一起，那么臺架運動的過程中本身與油缸滿足機械同步，其作用與同軸聯(lián)動一樣。結(jié)合脫硫工藝要求及設(shè)備特點，對脫硫鐵水傾翻車的主要改造措施有以下幾點：1）將鋼套改為自潤滑銅套，并調(diào)整配合精度，以保證耳軸的靈活轉(zhuǎn)動；2）屏蔽兩聯(lián)同步液壓馬達，即圖5中調(diào)整球閥b為常閉，a、c為常開。4 小結(jié)

改造后油缸缸頭半年多沒有發(fā)現(xiàn)漏油，油缸的內(nèi)泄現(xiàn)象也能控制在一年以上，傾翻兩驅(qū)動油缸同步工作，穩(wěn)定可靠，得到了崗位操作人員的好評，取得了良好的效果。參考文獻：

[1] 鄧崎琳,蕭忠敏,余志祥,李鳳喜,余新河,陳清泉.不同鐵水脫硫技術(shù)在武鋼的應(yīng)用與進步[C].2006年全國煉鋼、連鑄生產(chǎn)技術(shù)會議文集.2006:15-27.[2] 劉瀏.中國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進步[J].鋼鐵,2005,(2):1-5.[3] 胡德軍, 黃志堅等.KR鐵水傾翻車液壓系統(tǒng)故障分析與改進[J].液壓氣動與密封.2009,03:43-44.[4] 楊高瞻.煉鋼廠脫硫傾翻車液壓系統(tǒng)的改造[J].液壓與傳動.2008,08:85-86.[5] 成大先主編.機械設(shè)計手冊(第2卷)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2002,01.[6] 雷天覺.液壓工程手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社.1990.

第二篇：ControlLogix系統(tǒng)冗余故障分析及改進措施

ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ系統(tǒng)冗余故障分析及改進措施

摘 要：介紹了ControlLogix冗余系統(tǒng)的組成和工作原理。針對故障現(xiàn)象，通過對系統(tǒng)軟件的深入研究和不斷試驗、實踐，提出了合理的改進措施并取得了良好的效果，提高了系統(tǒng)的可靠性、排除了因不確定性故障所導(dǎo)致的系統(tǒng)安全。

關(guān)鍵詞：ControlLogix冗余系統(tǒng)；故障；原因分析；改進措施和處理方案冗余系統(tǒng)應(yīng)用簡介

以深圳地鐵一期工程為例：典型車站分為A、B兩端，在A端設(shè)置兩套冗余的控制器（PLC），一套作為整個車站的主控制器兼作與上位機的通訊接口，接車站 交換機，另外一套負(fù)責(zé)A端的設(shè)備監(jiān)控；在B端設(shè)置一套冗余的從控制器，負(fù)責(zé)B端的設(shè)備監(jiān)控；在車站的其它地方設(shè)置遠程I/O設(shè)備。控制器及各遠程I/O設(shè) 備通過冗余的ControlNet現(xiàn)場總線相連。（系統(tǒng)配置如圖1）冗余系統(tǒng)的設(shè)置和工作原理

ControlLogix冗余系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)由兩個完全一樣的控制器框架組成，每個ControlLogix冗余系統(tǒng)框架中控制器模塊、通信模塊和SRM模 塊。兩個框架尺寸完全相同，模塊一模一樣，插放位置也一模一樣，控制器中的程序也一模一樣。兩個控制器框架之間，完全靠系統(tǒng)冗余模塊SRM來完成同步和數(shù) 據(jù)的交換。進入同步狀態(tài)的主機控制器，自動地傳送備份數(shù)據(jù)到輔機控制器，這些數(shù)據(jù)無須用戶挑選和編程，只要在主機控制器中被程序運行時刷新過的數(shù)據(jù)，都會 通過交叉裝載傳送到輔機控制器，傳送的數(shù)據(jù)量可以非常大。控制器通過與SRM的連接，得知自己是主機控制器還是輔機控制器，從而決定是傳送數(shù)據(jù)還是接收數(shù) 據(jù)。這些完全不需要用戶的介入，系統(tǒng)自動獲取、自動判斷、自動傳送。兩個控制器的同步運行和大量數(shù)據(jù)的復(fù)制，使得輸出得到無擾切換。

在成對 的冗余框架中，首先上電的框架成為主機框架，后上電的框架作為輔機框架，并建立與主機控制器的同步。當(dāng)出現(xiàn)主機控制器所在框架掉電、拔插主機框架上的任何 模塊、控制器程序發(fā)生主要故障、斷開CNBR模塊上的ControlNet分接器或電纜、斷開ENBT模塊的EtherNet/IP電纜等情況，或者收到 來自主機控制器中用MSG發(fā)送的命令、來自Rslinx中SRM模塊組態(tài)頁面操作的命令都會發(fā)生冗余切換。系統(tǒng)冗余故障顯示及查找

冗余系統(tǒng)不能正常工作，常常表現(xiàn)在輔機不能同步。輔機不能同步的原因有很多，查找的辦法也很多，一般說來，冗余框架中的CNBR模塊都有清楚的提 示，SRM模塊的組態(tài)界面也存放了詳盡的信息。冗余框架插放的CNBR模塊的面板將顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，面板是字符式顯示，一般是縮寫的大小字母，它們所表達 的意思見表1。

最重要一點的是，所有成對的模塊必須是相同的產(chǎn)品編號、系列號和版本號，并且插放在相同槽內(nèi)。如果輔機框架的 CNBR的Keeper與成對冗余的主機框架CNBR的數(shù)字簽名不匹配的話，輔機框架是不能同步的。需要在RSNetworx組態(tài)軟件中，選擇 Keeper Status，檢查輔機是否為Valid Keeper。如果不是，操作Update Keeper使之恢復(fù)正常。出現(xiàn)這種情況的原因可能是ControlNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時，輔機CNBR模塊是關(guān)閉的或者在別的網(wǎng)絡(luò)中組態(tài)過。

根據(jù)提示檢查硬件的情況，是比較直觀和容易的。但是實際使用過程中，大多數(shù)故障不是硬件引起的，而是由于參數(shù)設(shè)置不合理、通信和連接規(guī)劃不好，導(dǎo)致控制器 出現(xiàn)主要或者次要故障。在深圳地鐵一期工程的建設(shè)過程中，由于承包商是首次使用ControlLogix系列產(chǎn)品，在參數(shù)設(shè)置方面沒有仔細研究和推敲。為 了追求最短的響應(yīng)時間，將所有參數(shù)都設(shè)置為最小值。這樣就存在控制器沒有足夠的時間去完成非預(yù)定性的通信、內(nèi)存分配比例不合理、連續(xù)任務(wù)Watchdog 時間太短、周期性任務(wù)執(zhí)行時間大于周期時間、高優(yōu)先權(quán)程序執(zhí)行時間超過最低優(yōu)先權(quán)程序周期時間、冗余框架中CNBR模塊CPU運用效率遠遠超過75％等一 系列隱性故障。改進措施和處理方案

4.1 保證非預(yù)定性通信的執(zhí)行時間

一般說來，非預(yù)定性通信是除了控制 器I/O組態(tài)和控制器之間的Produced/Consumed之外的所有的通信——編程設(shè)備的在線、HMI的訪問、執(zhí)行MSG指令、響應(yīng)其他控制器的 MSG、同步冗余系統(tǒng)的輔機框架、建立或監(jiān)視I/O的連接（熱拔插模塊）、從控制器的串口通過背板訪問其他設(shè)備等。所有的都是在任務(wù)邏輯程序執(zhí)行以外的時 間進行。如果控制器組態(tài)了一個連續(xù)任務(wù)，由控制器中的System Overhead Time Slice設(shè)定值決定非預(yù)定性通信的時間；如果控制器沒有設(shè)定連續(xù)任務(wù)，則在所有周期性任務(wù)執(zhí)行完畢的剩余時間內(nèi)完成。

深圳地鐵一期工程所 有控制器內(nèi)邏輯程序均為一個連續(xù)任務(wù)，多個周期性任務(wù)的配置。所以，應(yīng)該適當(dāng)增大System Overhead Time Slice設(shè)定值，保證控制器有足夠的時間完成非預(yù)定性通信的執(zhí)行。具體方法是：通過Logix5000在線連接控制器，在控制器的屬性/高級屬性中設(shè)置 System Overhead Time Slice。（圖2）4.2 合理設(shè)置周期性任務(wù)的時間參數(shù)

對于周期性任務(wù)，必須確定最高優(yōu)先權(quán)任務(wù)的執(zhí)行時間是否遠遠小于它的周期時間，所有任務(wù)執(zhí)行時間的總 和是否遠遠小于最低優(yōu)先權(quán)任務(wù)的周期時間；Watchdog時間通常為本任務(wù)運行時間的10倍左右。周期時間、Watchdog時間可以通過 Logix5000在線連接控制器，在任務(wù)的屬性/組態(tài)中修改（圖3）；任務(wù)執(zhí)行時間可以通過Logix5000在線連接控制器，在任務(wù)的屬性/監(jiān)聽中查 看。（圖4）

4.3 降低冗余框架CNBR模塊的CPU運用效率

冗余系統(tǒng)中的CNBR模塊需要足夠的時間去處 理冗余的操作，冗余同步操作將占用CNBR模塊CPU運用效率的8個百分點左右，如果超過75％，可能會妨礙冗余切換后的輔機同步。深圳地鐵一期工程冗余 系統(tǒng)CNBR的CPU運用效率達90％以上，部分甚至高達95％，很容易出現(xiàn)冗余切換后CPU滿負(fù)荷運行，導(dǎo)致同步失敗。所以必須想辦法把CNBR模塊的 CPU運用效率降下來。

要降低CNBR模塊的CPU運用效率，可以從以下幾個方面著手：增大ControlNet網(wǎng)絡(luò)的NUT（網(wǎng)絡(luò)刷新時 間）、增大I/O模塊連接的RPI（請求數(shù)據(jù)包間隔）、減少通過CNBR連接的數(shù)量、減少MSG的數(shù)量和增加CNBR模塊來分流信息。由于深圳地鐵一期工 程的設(shè)備已經(jīng)定型，增加CNBR模塊涉及到更換機架成本太高，也沒有可以減少的MSG指令和通過CNBR的連接，所以只能從增大ControlNet網(wǎng)絡(luò) 的NUT和I/O模塊的RPI兩個方面入手。

深圳地鐵一期工程冗余系統(tǒng)的NUT和RPI均設(shè)置為系統(tǒng)組態(tài)時的默認(rèn)值，分別為5ms和 20ms。也就是說，系統(tǒng)每5ms刷新網(wǎng)絡(luò)一次，每20ms更新一次I/O模塊數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)的監(jiān)控對象是風(fēng)機、風(fēng)閥、溫濕度傳感器、冷水流量傳感器、水 系統(tǒng)二通閥執(zhí)行器等設(shè)備，所有的設(shè)備均不會發(fā)生狀態(tài)的高頻變化，也不用控制設(shè)備高頻度開關(guān)，所以系統(tǒng)默認(rèn)的NUT和RPI遠遠超過實際應(yīng)用的需要。這樣就 過多的耗用網(wǎng)絡(luò)資源，占用ControlNet預(yù)定性數(shù)據(jù)的帶寬。而RPI值一般設(shè)為實際需要時間的50％即可，即在一個周期內(nèi)采樣兩次。在系統(tǒng)沒有高頻 動作設(shè)備，保證系統(tǒng)實時性的前提下，經(jīng)過多次測試將RPI由20ms改為80ms，將NUT由5ms改為20ms（RPI=NUT*2n），成功的將冗余 系統(tǒng)CNBR的CPU運用效率降到了75％以下。

RPI設(shè)定可以通過Logix5000在線連接控制器，在I/O Configuration展開所有已經(jīng)組態(tài)的模塊，右鍵點擊適配器選擇Properties/Connection修改Requested Paket Interval為80ms。（圖5）

NUT設(shè)定可以通過運行RSNetWorx for ControlNet，在線upload網(wǎng)絡(luò)配置、編輯使能后通過菜單Network /Properties/Network Paramerters中修改Network Update Time為20ms。（圖6）

參考文獻

［1］鄧?yán)?ControlLogix系統(tǒng)實用手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社出

第三篇：直流系統(tǒng)典型故障分析與對策

直流系統(tǒng)典型故障分析與對策

設(shè)備工程部 張建全

【摘要】本文介紹了直流系統(tǒng)的常見配置、絕緣監(jiān)察裝置的原理和數(shù)學(xué)模型，針對發(fā)電廠直流系統(tǒng)的接地、交流竄入直流、寄生回路等典型故障，分析了不同故障產(chǎn)生的原因及分析方法，總結(jié)了應(yīng)對直流系統(tǒng)典型故障的對策，以期為設(shè)計、檢修及維護人員的直流改造、設(shè)備驗收、故障消除等工作提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】直流系統(tǒng) 直流接地 交流串入直流 寄生回路 引言

直流系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，為一些重要負(fù)荷、繼電保護及自動裝置、交流不停電電源（UPS）、遠動通訊裝置、控制及信號回路提供穩(wěn)定可靠地工作電源。發(fā)電廠直流系統(tǒng)所接設(shè)備多、回路復(fù)雜，常因回路設(shè)計不完善、誤接線、元件生產(chǎn)工藝落后以及在長期運行中環(huán)境的改變、氣候的變化引起的電纜及接頭老化等問題，不可避免的會出現(xiàn)直流接地、交流串入直流、不同直流系統(tǒng)間形成寄生回路等故障，這些故障不僅會造成直流電源的短路、引起熔斷器熔斷或電源開關(guān)斷開，使電力設(shè)備失去控制電源；甚至?xí)鹦盘栄b置、繼電保護及自動裝置、斷路器的誤動或拒動，引發(fā)電力系統(tǒng)故障乃至事故，從而對發(fā)電廠、電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅。因此關(guān)于直流系統(tǒng)的可靠性與安全性以及如何迅速有效的解決故障等問題，得到了研究、設(shè)計、檢修及維護人員的廣泛關(guān)注。2 直流系統(tǒng)的配置、絕緣監(jiān)察原理和數(shù)學(xué)模型 2.1 直流系統(tǒng)的常見配置

直流系統(tǒng)的常見配置如圖1所示。直流系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)構(gòu)成，每個子系統(tǒng)都有獨立的充電機、蓄電池組和絕緣監(jiān)察裝置。兩個直流子系統(tǒng)通過直流分電屏分別提供兩組直流母線KM1（控制母線電源1）、BM1(保護母線電源1)和KM2（控制母線電源2）、BM2(保護母線電源2)。將保護裝置的直流電源與操作控制的直流電源分開，以保證雙重化配置的兩套保護的直流電源、兩個控制回路的控制電源相互獨立[1]。

圖1 直流系統(tǒng)的配置

2.2 絕緣監(jiān)察裝置的原理和數(shù)學(xué)模型

直流絕緣監(jiān)察裝置的原理如圖2所示，虛線內(nèi)為主機內(nèi)部分，主機檢測正、負(fù)母線對地電壓，通過對地電壓計算出正負(fù)母線對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，裝置報警。

圖2 直流絕緣監(jiān)察裝置原理

其中，R+為直流正母線對地電阻值，R-為直流負(fù)母線對地電阻值，V1為直流正母線對地電壓值，V2為直流負(fù)母線對地電壓值，R1、R2為裝置內(nèi)設(shè)定電阻，R1=R2，數(shù)學(xué)模型如下：

當(dāng)K1閉合，K2打開，測得一組V1,V2實際數(shù)值，得出方程（1）

V1/V2=（R1//R+）/R-（1）

當(dāng)K1斷開，K2閉合，測得一組V1’,V2’實際數(shù)值，得出方程（2）

V1’/V2’=R+/（R2//R-）（2）聯(lián)立方程（1）、（2）即可求得正、負(fù)母線的對地電阻值R+、R-，當(dāng)計算值R+、R-低于設(shè)定值時，裝置報出正、負(fù)接地告警信號。3 直流系統(tǒng)典型故障及分析 3.1 直流系統(tǒng)接地

直流系統(tǒng)接地故障因其發(fā)生率高、危害性大而成為發(fā)電廠電氣維護工作中的一個頑疾。在豐潤熱電公司兩臺機組運行5年發(fā)現(xiàn)的電氣二次缺陷中，直流系統(tǒng)接地故障占有很大的比例。僅2011年涉及直流接地故障就有5次之多。

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一點金屬性接地時，因其不能形成回路，不會產(chǎn)生短路電流，故不會影響設(shè)備繼續(xù)運行，但是必須及時消除。否則，再發(fā)生另一點金屬性接地，就有可能構(gòu)成接地短路，造成繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動；造成直流保險熔斷，使繼電保護及自動裝置、控制回路失去電源，從而引發(fā)電力系統(tǒng)嚴(yán)重故障乃至事故[2]。

3.1.1直流正極兩點接地導(dǎo)致誤動

直流正極兩點接地有使繼電保護及自動裝置、斷路器線圈誤動的可能，如圖3所示，若A、B兩點接地，則KA1、KA2的接點被短接，KM將誤動跳閘。若A、C兩點接地，則KM接點被短接從而引起相關(guān)開關(guān)誤跳閘。同理，正極兩點接地還可能造成誤合閘，誤報信號。

圖3 直流系統(tǒng)接地情況圖

3.1.2直流負(fù)極兩點接地導(dǎo)致拒動

直流負(fù)極兩點接地有使繼電保護及自動裝置、斷路器線圈拒動的可能，如圖3所示，若B、E兩點地，則KM線圈被短接，保護動作時KM線圈不動作，開關(guān)不會跳閘。若D、E兩點接地，則LT線圈被短接，保護動作及操作時開關(guān)拒跳。同理，負(fù)極兩點接地開關(guān)也可能合不上閘，信號不能報出。3.1.3正負(fù)極兩點接地引起熔絲熔斷

當(dāng)直流正負(fù)極兩端兩點接地時，如圖3所示，當(dāng)A、E兩點接地時，將引起熔絲熔斷。當(dāng)B、E和C、E兩點接地,保護又動作時，不但斷路器拒跳，而且熔絲會熔斷、可能燒壞繼電器的觸點[3]。3.2 交流串入及耦合電容對直流系統(tǒng)的影響

在電廠、變電站現(xiàn)場除了直流回路外，還存在著大量而廣泛的交流回路，例如照明及墻壁電源、低壓電動機交流控制、電壓互感器以及電流互感器二次回路等。由于他們的一端是連接大地的，這些回路與直流回路串電時，不僅導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地[4]，甚至引起保護及自動裝置的誤動作。

2010年6月豐潤熱電公司1號機機爐PC A段進線等三個進線開關(guān)跳閘，跳閘前DCS系統(tǒng)檢測到直流負(fù)母線發(fā)生過接地故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)某端子箱內(nèi)交、直流相鄰端子有短接燒黑痕跡，確定因此發(fā)生了220V交流電串入直流負(fù)端。直流負(fù)端串入交流電壓后，DIC對DI的電位某些時刻超過動作電壓值，同時因為DI端存在的耦合電容導(dǎo)致DI端的電位不能發(fā)生突變（電容特性），導(dǎo)致DI的兩端存在大于動作值的電位差，測控裝置檢測到DI動作，開關(guān)發(fā)生跳閘。

圖4 模擬實驗原理圖

我們對相關(guān)測控裝置進行了交流串入直流的模擬實驗，原理如圖4所示，K1、K2、R1、R2為絕緣檢查裝置內(nèi)部元件，監(jiān)察原理如2.2所述，在控制回路負(fù)端加入交流220V電壓，當(dāng)耦合電容達到0.4μF時，光耦發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

從而可以得出結(jié)論：因控制線路教長而存在耦合電容，當(dāng)耦合電容達到一定量時，若發(fā)生直流負(fù)極接地或負(fù)極串入交流電源信號時將導(dǎo)致光耦電路產(chǎn)生電平變位。同理若直流正極或外部分閘接點下口線路發(fā)生交流串入，風(fēng)險等同。3.2 寄生回路造成接地假象

2013年8月，豐潤熱電公司I、II段兩獨立直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置同時報警，I段母線發(fā)負(fù)接地信號,I號絕緣監(jiān)察裝置顯示正母線對地電壓為230V，負(fù)母線對地電壓0V；II段母線發(fā)正接地信號,II號絕緣監(jiān)察裝置顯示正母線對地電壓為0V，負(fù)母線對地電壓-230V。同時啟備變B套保護裝置告警。經(jīng)查在B套保護裝置的操作箱內(nèi)“顯示與復(fù)歸”板件端子焊點處有短路燒黑痕跡。其板件原理圖如圖5所示，板件元件布置情況如圖6所示。

圖5 顯示與復(fù)歸原理圖

圖6 板件實際布置圖

因板件焊點9J1ac4和焊點9J1ac5在板件上的距離接近，制造工藝不良，再加上環(huán)境變化及積塵的影響導(dǎo)致了兩個焊點間的短路。從而形成寄生回路將II段直流正電與I段直流負(fù)電短接。兩段直流短接后形成了一個端電壓為460V的電池組，中點對地電壓為零，又因為每組直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置均有一個接地點（原理見2.2），短路后直流系統(tǒng)中存在兩個接地點。所以II段直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置判斷為正極接地，I段直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置判斷為負(fù)極接地。4 直流系統(tǒng)典型故障相應(yīng)對策

鑒于直流系統(tǒng)的重要性、故障造成的危害性以及現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性，如何將風(fēng)險降至最低，如何將缺陷消除于萌芽，如何迅速有效的解決故障成為繼電保護設(shè)計、制造和檢修維護人員緊迫問題。為此，本文針對上述直流系統(tǒng)典型故障進行分析并總結(jié)相應(yīng)對策，已期能夠為相關(guān)人員提供一定的參考。

（1）對于運行環(huán)境復(fù)雜、環(huán)境惡略的場所的直流電纜，在設(shè)計、建設(shè)施工期間的電纜選型應(yīng)考慮足夠的備用芯，檢修維護人員可利用設(shè)備停修的機會，對直流回路進行絕緣測試做好記錄，并進行劣化分析。對于絕緣水平低，或出現(xiàn)接地芯線時可及時更換。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地故障時，雖不至引起危害，但必須及時消除，以免發(fā)生兩點接地給系統(tǒng)造成影響。對于直流系統(tǒng)接地故障的查找方法和注意事項可參見相關(guān)規(guī)程，本文不再贅述。

（2）為避免交流串入直流的影響，應(yīng)在端子箱或屏柜端子處將交流端子做明顯的標(biāo)識，并與直流端子以明顯距離隔開。同時直流回路繼電器與交流繼電器、接觸器、小開關(guān)等設(shè)備保持相當(dāng)?shù)木嚯x，以免交流回路的電壓切換中產(chǎn)生電弧將交流電壓引入直流回路[2]。為避免直流長線路耦合電容的影響，可在控制回路，特別是跳合閘出口回路加裝大功率的重動繼電器。

（3）對于設(shè)備數(shù)量多、回路復(fù)雜的發(fā)電廠直流系統(tǒng)，由于輸煤、除灰、廢水等輔助系統(tǒng)的工況和環(huán)境惡略，建議將這些輔助系統(tǒng)的直流電源與主系統(tǒng)的直流電源分開布置，以提高主系統(tǒng)運行的可靠性。

（4）為防止出現(xiàn)寄生回路并造成影響，除了在直流回路的設(shè)計、改造、施工、驗收中嚴(yán)格審核把關(guān)外，還可以在定期檢驗過程中以測量兩組獨立的直流系統(tǒng)之間的絕緣的方法進行檢驗。對于板件內(nèi)回路應(yīng)盡可能采用弱電源設(shè)計，且兩組不同的直流回路之間應(yīng)留有足夠的絕緣距離，提高制造工藝，以防焊點接近虛接而形成寄生回路。

（5）加強日常巡檢及特巡力度、保持電纜溝排水通暢，定期清掃灰、粉塵、檢查接線端子發(fā)熱情況，二次回路退出運行或多余的電纜頭應(yīng)包扎好，工作完畢注意清理現(xiàn)場勿將金屬零件遺留屏內(nèi)，保持好設(shè)備的運行環(huán)境。

參考文獻

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[3]毛錦慶，等。電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答 中國電力出版社，1999；

[4]余育金 變電站直流系統(tǒng)接地故障分析、查找及處理 廣西電業(yè) 2007.1（82）90-91；

第四篇：變壓器氣體繼電器故障分析與改進措施

變壓器氣體繼電器故障分析與改進措施

2008-10-14

來源：Internet

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1概況

氣體繼電器是大型電力變壓器最重要的非電量保護裝置。實踐證明，裝有氣體繼電器的變壓器，在變壓器本體發(fā)生放電性或由其他因素引起的絕緣油快速分解故障時，反映最靈敏的往往是氣體繼電器。它的正確動作能大大減少變壓器故障后的損失。目前，QJ系列的氣體繼電器主要有QJ-

25、QJ-50、QJ-80等幾種或其改進型產(chǎn)品，它們的結(jié)構(gòu)基本相同。在JB/T9647-1999《氣體繼電器》中，規(guī)定了此類產(chǎn)品的型號、技術(shù)要求等。在一些顯示器變壓器上也有采用，如速動油壓繼電器、皮托(PITOT)繼電器、BR-1型繼電器或MK-10型繼電器等。但到目前為止，尚沒有出現(xiàn)一種可以完全取代氣體繼電器的大型電力變壓器的非電量保

護裝置。

當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障時，因油分解產(chǎn)生的氣體逐漸積聚到氣體繼電器上部，達到一定量時，使上開口杯下降到某一限定位置，其上的磁鐵使干簧接點吸合，發(fā)出輕瓦斯保護動作，發(fā)出信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，絕緣油被迅速并大量分解，使油箱內(nèi)壓力急劇升高，出現(xiàn)油的浪涌現(xiàn)象，氣體繼電器連接油管內(nèi)產(chǎn)生油流達到繼電器啟動定值時，油流沖擊擋板，當(dāng)擋板旋轉(zhuǎn)到某一限定位置時，其上的磁鐵使干簧接點吸合，使生瓦斯保護動作、開關(guān)跳閘、切除故

障。

氣體繼電器的動作有正確動作和誤動作之分。文章就氣體繼電器因使用不當(dāng)或制造缺陷原因，產(chǎn)生非正常動作的情況加以統(tǒng)計分析，并提出一些改進措施，為正確使用變壓器瓦斯保護裝置提供參考。

2遼寧電網(wǎng)發(fā)生的主事故實例

2.1使用維護不當(dāng)引起重瓦斯保護動作

2.1.1呼吸系統(tǒng)不暢

(1)1991年1月12日，太平哨電廠2號主變壓器正常運行中(SFPL-120000/220型)，重瓦斯保護動作跳閘。當(dāng)時有功功率為80MW、無功功率為20MVAR，上層油溫為66℃。因環(huán)境溫度低，已經(jīng)吸潮的吸濕器硅膠結(jié)塊，引起呼吸不暢，在機組負(fù)荷增加、油溫升高時，造成呼吸器跑油，熱油將硅膠結(jié)塊融化，壓力突然釋放，造成重瓦斯保護動作跳閘。1990年2月25日，太平哨電廠1號主變壓器(SFPS-120000/220型)發(fā)生過同樣事故。

(2)1992年1月1日，白山電廠紅石變電站2號主變壓器正常運行中(SFP-120000/220型)，輕、生瓦斯保護動作，兩側(cè)開關(guān)跳閘，呼吸器噴油。當(dāng)時正值調(diào)峰，機組滿負(fù)荷運行的時間，上層油溫達69.4℃，環(huán)境溫度為-10.5℃。變壓器運行時冷卻風(fēng)扇未投入，加之負(fù)荷較大，變壓器溫度快速上升，導(dǎo)致發(fā)生事故。經(jīng)分析發(fā)生事故的原因與上例基本相同。

2.1.2本體端子箱密封不嚴(yán)

(1)1992年3月10日，兩錦局凌河一次變電站1號主變壓器(SFP-63000/220型)重瓦斯保護動作，開關(guān)跳閘。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，事故時工作人員正在用洗衣粉水對油箱進行清洗。未對器身上的端子箱采取可靠的遮擋措施，霧狀水珠進入端子箱，知接跳閘回路接點，造成重瓦斯保護動作跳閘。

(2)1993年6月29日，兩錦局錦州一次變電站1號主變壓器(DF-40000/220型)發(fā)生由于C相變壓器二次保護端子箱密封不良、受潮，未落實重瓦斯跳閘線與相鄰正電源分開布置的反事故措施，造成相鄰的跳閘線與正電源短接，導(dǎo)致發(fā)生重瓦斯保護動作跳閘事故。沈陽電廠主變壓器發(fā)生了同樣原因的重瓦斯保護動作跳

閘事故。

2.1.3氣體繼電器引出電纜或二次回路不良

(1)1997年1月12日，鐵嶺局中固二次變電站1號主變壓器(SFL1-8000/60)有載調(diào)壓開關(guān)重瓦斯保護動作，主變壓器停運。經(jīng)檢查為有載調(diào)壓開關(guān)重瓦斯保護電纜絕緣損壞，造成跳閘接點短接，保護動作。

(2)1991年鐵嶺局平頂堡二次變電站、朝陽局木頭城子二次變電站主變壓器，因主控保護屏到變壓器端子箱之間的電纜絕緣降低，以到絕緣擊穿，造成重瓦斯保

護動作跳閘。

(3)1994年3月7日，赤峰局土城二次變電站主變壓器發(fā)生因二次回路接地，造成跳閘回路接通，重瓦斯保護動作、開關(guān)跳閘事故。

2.1.4氣體繼電器安裝不良

1998年6月19日，赤峰局元寶山一次變電站1號主變壓器(SFPZ-120000/220型)有載調(diào)壓重瓦斯保護動作，10條66KV線路及母線全停。事故原因是：安裝有載調(diào)壓氣體繼電器時，法蘭壓住繼電器跳閘端子引線，造成引線絕緣損壞，接點短接，有載調(diào)壓重瓦斯保護動作跳閘。

2.2制造缺陷引起的重瓦斯保護動作

2.2.1氣體繼電器干簧接點玻璃管破碎

(1)2005年9月2日，大連開發(fā)區(qū)供電局220KV中華路變電站1號主變壓器調(diào)壓開關(guān)重瓦斯保護動作，三側(cè)開關(guān)跳閘，主變壓器停電。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，調(diào)壓開關(guān)氣體繼電器干簧管斷裂、破碎，有放電短路痕跡，初步判定為干筑管破碎后，瞬間接通引起跳閘。1998年9月25日和2004年1月22日，該變壓器曾發(fā)生了2次

同樣原因的事故。

(2)2002年1月27日，大連供電公司革鎮(zhèn)堡一次變電站2號主變壓器(SFPSZ-120000/220型)有載調(diào)壓重瓦斯保護(氣體繼電器型號為QJ4G-25型)動作跳閘。跳閘原因是串聯(lián)在重瓦斯保護回路中的氣體繼電器中的干簧接點玻璃管破碎，簧片搭接，跳閘回路接通，導(dǎo)致開關(guān)動作跳閘。

2.2.2氣體繼電器接線盒密封不良

(1)1992年5月22日，大連一次變電站一組主變壓器重瓦斯保護動作，三側(cè)斷路器跳閘，全站停電。經(jīng)檢查是由于氣體繼電器接線端子盒防水不良，進水受潮，跳閘接點短接，造成重瓦斯保護動作跳閘。

(2)1991年5月26日，本溪局崔東二次變電站2號主變壓器、1996年5月1日鐵嶺局亂石山二次電路站1號主變壓器、1995年4月22日阜新66電廠KVT1T變壓器、1998年7月22日鞍山局太平二次變電站1號主變壓器等都發(fā)生了主變壓器或有載調(diào)壓氣體繼電器接線端子盒密封不嚴(yán)，進水后短接瓦斯保護接點，造

成保護動作跳閘。

2.3輕瓦斯保護頻繁動作

2.3.1制造缺陷引起輕瓦斯保護動作

1992年4月8日，通遼電廠2號主變壓器運行中輕瓦斯保護動作，經(jīng)檢查為氣體繼電器輕瓦斯油杯轉(zhuǎn)軸脫落，造成輕瓦斯保護接點接通，發(fā)出信號。

2.3.2油位降低引起輕瓦斯保護動作

(1)1992年1月24日，通遼電廠4號主變壓器、1991年赤峰局元寶山二次變電站、烏丹二次變電站主變壓器都出現(xiàn)了因漏油或溫度降低、油位嚴(yán)重下降，導(dǎo)致輕瓦斯保護動作的情況。

(2)1993年鞍山局海城一次變電站2號主變壓器(SFPS-63000/220型)、1993清河電廠7號主變電站變壓器(SFP3-26000/220型)、1994年沈陽高臺山一次變電站1號主變壓器等都發(fā)生了輕瓦斯保護頻繁動作，其原因都是由于冷卻器油門、膠墊老化龜裂漏油，油位下降，輕瓦斯保護動作。

(3)2001年1月10日，丹東局蛤蟆塘二次變電站1號主變壓器輕瓦斯保護動作。原因是變壓器油箱上蓋插測溫元件孔的膠圈損壞，進水后將測溫元件插管凍裂，造成儲油柜油大量漏泄，輕瓦斯保護動作。

2.3.3空氣侵入引起輕瓦斯保護動作

1992年朝陽電廠1號主變壓器、1993年白山電廠紅石電站2號主變壓器(SFPSZ4-63000/220型)、1993年赤峰局元寶山一次變電站2號主變壓器(SFPZL3-63000/220型)、1994年沈陽勸工一次變電站1號主變壓器(SFPS3-80000/220)、2001年本溪一次變電站5號主變壓器、鐵嶺開原一次變電站2號主變壓器都發(fā)生瓦斯保護頻繁動作，其原因都是由于冷卻系統(tǒng)負(fù)壓區(qū)有密封不良情況，造成空氣侵入，輕瓦斯保護動作，發(fā)出信號。

2.3.3殘存空氣引起輕瓦斯保護動作

1993年沈陽局孫家一次變電站1號主變壓器(SFPSL3-63000/220型)、1993年丹東局岫巖一次變電站主變(SFP-63000/220型)、1994年赤峰局元寶山一次變電站2號主變壓器(SFPZL3-63000/220型)、1994年撫順局河北一次變電站主變壓器(SFPS7-180000/220型)都發(fā)生了輕瓦斯保護頻繁動作。經(jīng)檢查，故障原因是：更換冷卻器后，排氣不徹底或更換硅膠后浸油、排氣不充分，殘存空氣逐漸

析出，造成輕瓦斯保護頻繁動作。

3氣體繼電器非正常動作情況分析

(1)氣體繼電器非正常動作情況分為重瓦斯保護動作跳閘和輕瓦斯保護動作，發(fā)出2類信號。由于前都動作于跳閘，往往影響和損失都大，是我們特別應(yīng)

該注意和預(yù)防的。

(2)從由運行維護不當(dāng)引起重瓦斯保護動作的統(tǒng)計看：對設(shè)備的反事故技術(shù)措施落實得好的，此類事故發(fā)生的就少，反之，不能嚴(yán)格執(zhí)行各級制定的反事故技術(shù)措施的，這類事故發(fā)生的就比較集中。此類故障的主要表現(xiàn)形態(tài)是：①由于呼吸系統(tǒng)不暢，引起重瓦斯保護動作。②由于本體端子箱密封不良，進水引起重瓦斯動作。③由于繼電器引出電纜短路或絕緣不良，引起重瓦斯保護動作。第一類表現(xiàn)形態(tài)都發(fā)生在冬季，且為水電機組、環(huán)境濕度大，變壓器負(fù)荷變化大，并伴隨著呼吸器跑油。第二類故障純屬維護不到位，在雨季到來之前應(yīng)該落實的反事故措施不能認(rèn)真落實。有的單位對多年強調(diào)的正電源與跳閘線在端子排上要隔開的要求也沒有落實。對電纜和二次線加強絕緣監(jiān)視，定期試驗十分必要，特別要提高安裝質(zhì)量，防止因安裝不當(dāng)而給運行帶來隱患。

(3)由于制造缺陷引起的重瓦斯保護動作主要表現(xiàn)為氣體繼電器干簧接點玻璃管碎裂和繼電器接線盒密封不良2種形態(tài)。前者都發(fā)生在有載調(diào)壓開關(guān)的氣體繼電器上，且在同一臺變壓器上，1998年、2004年和2005年發(fā)生了3次事故，是否與該處振動幅值較大有關(guān)，需要進一步分析，但主要還是應(yīng)該提高繼電器的制造質(zhì)量。氣體繼電器接線盒密封不良問題，在各類繼電器上都有發(fā)生，說明改進接線盒的密封狀況勢在必行，也可對改變接線盒的安裝方向進行探討，以減少進水短路的幾率。有的單位采用加裝防雨罩的措施，可以有效的減少此類事故的發(fā)生，但最根本的還是要確保接線盒密封萬無一失。

(4)輕瓦斯保護頻繁動作，如果不能及時、正確判斷，對于發(fā)展較快的故障可能造成漏判，釀成大禍。由于氣體繼電器浮筒轉(zhuǎn)軸脫落，造成輕瓦斯保護頻繁動作，是制造過程中應(yīng)該特別注意改進的。在油位降低的情況下，輕瓦斯發(fā)出信號，使運行人員及時采取措施，防止漏油的繼續(xù)發(fā)展，說明輕瓦斯保護設(shè)置的重要意義。變壓器或冷卻系統(tǒng)存在負(fù)壓區(qū)進氣或排氣不徹底，導(dǎo)致輕瓦斯保護頻繁動作的隱患，這種情況容易使人們麻痹，此時，若有其他故障發(fā)生，容易產(chǎn)生漏判，所以，此時應(yīng)盡快處理漏氣或排隊殘留氣體。

4改進措施

(1)速動油壓繼電器在變壓器本體發(fā)生嚴(yán)重故障時，達到或超過整定的壓力值時，壓力升速越快，其動作越靈敏，對保護變壓器可以起到一定作用。但到目前為止，變壓器生產(chǎn)廠家還沒有以此裝置取代氣體繼電器。對高電壓、大容量的重要變壓器，加裝此類裝置可以大大提高保護的可靠性。

(2)對于有載調(diào)壓開關(guān)的氣體繼電器設(shè)置，應(yīng)遵循國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定：保護裝置應(yīng)反映壓力或油流沖擊的情況，如采用氣體繼電器代替油流控制繼電器，該繼電器應(yīng)該具有油流沖擊動作功能，不必保留輕瓦斯保護功能，這樣，可以減少輕瓦斯動作后的大量工作，又可以對有載調(diào)壓開關(guān)實施可靠的保護。

(3)在經(jīng)過多次事故教訓(xùn)和經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研、分析，經(jīng)過對幾個生產(chǎn)廠家的技術(shù)改進進行評議后，遼寧省電力有限公司于2004年8月在《關(guān)于變壓器有載分接開關(guān)氣體繼電器選型的通知》文件中，對QJ4G-25型氣體繼電器的改進，作了明確要求：①繼電器的支架調(diào)試為70-90mm；②采用雙接點串聯(lián)結(jié)構(gòu)，干簧管接點引線距離不小于4mm；③不采用輕瓦斯開口杯裝置，并取消相應(yīng)接點；④干簧管應(yīng)采用雙螺絲固定在支架上，并在固定環(huán)內(nèi)加裝緩沖層；⑤采用質(zhì)量好的、接點鍍銀的干簧管；⑥推薦采用引線焊接點熱塑包封結(jié)構(gòu)。對其他尚未采取改進措施的有載調(diào)壓開關(guān)用氣體繼電器暫不宜選用。

(4)對有載調(diào)壓開關(guān)重瓦斯保護是否投跳閘，應(yīng)根據(jù)實際情況而定。如氣體繼電器未做改進，發(fā)生誤動的頻次較多，也可以暫投信號。對有載調(diào)壓開關(guān)用氣體繼電器采用改進后新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，變壓器有載調(diào)壓開關(guān)的瓦斯保護可以投跳

閘。

(5)對于220KV有以上的變壓器，必須采用雙接點的氣體繼電器；對于66KV及以下的變壓器，逐步采用雙接點的氣體繼電器；對于有載調(diào)壓開關(guān)用的氣體繼

電器，一律取消輕瓦斯回路。

第五篇：空氣源熱泵機組壓縮機故障分析與改進

空氣源熱泵機組壓縮機故障分析與改進

前言 ：

空氣源熱泵機組因其自帶冷熱源，安裝方便等特點，近幾年受到廣泛應(yīng)用;但由于受空調(diào)負(fù)荷及外界環(huán)境的影響，工作范圍波動較大，機組在非標(biāo)準(zhǔn)工況下運行時間較長，在一些較惡劣的工況下，機組出現(xiàn)了一些壓縮機的故障問題。本文就空氣源熱泵機組在實際運行中出現(xiàn)的一些壓縮機故障問題進行了詳細分析，并提出了相應(yīng)的改進措施。

故障現(xiàn)象 ：

空氣源熱泵機組采用的壓縮機型式種類較多，以全封閉活塞式壓縮機為常見，而全封閉活塞壓縮機的故障問題，大都發(fā)生在冬季進行制熱運行時。通過對一些故障壓縮機解剖的故障情況觀察，壓縮機的故障大致分為三類:

(1)壓縮機吸排氣閥片破裂

現(xiàn)象:壓縮機油位正常，壓縮機的軸承、曲軸、連桿完好，吸排氣閥片破裂。

(2)壓縮機堵轉(zhuǎn)(此類故障較多)

現(xiàn)象:壓縮機冷凍油為黑色、上下軸承套脫落或磨損、連桿斷裂、曲軸與軸承的摩擦面及曲軸與連桿的摩擦面有拉毛痕跡、電機轉(zhuǎn)子上有磨損痕跡，吸排氣閥片完好。

(3)壓縮機電機燒毀

現(xiàn)象:壓縮機對地絕緣為0，壓縮機的軸承、曲軸、連桿完好。3 原因分析

下面就以上三類故障進行詳細分析:

(1)壓縮機吸排氣閥破裂

從故障現(xiàn)象可以看出，造成壓縮機吸排氣閥破裂的主要原因是機組水側(cè)系統(tǒng)破裂，水進人壓縮機，形成液擊而導(dǎo)致閥片打壞。水側(cè)系統(tǒng)破裂主要有兩種情況：

①機組在制冷運行時，水系統(tǒng)發(fā)生斷流現(xiàn)象，由于有些用戶私自將流量開關(guān)短接，機組不能進行保護動作，水側(cè)熱交換器(特別是滿液式熱交換器)內(nèi)部水結(jié)冰而導(dǎo)致?lián)Q熱銅管凍裂，以致水氟互混，水進入壓縮機形成液擊造成損壞。

②冬季，用戶不使用機組時，沒有按照規(guī)范操作，將水側(cè)換熱器內(nèi)部的冷凍水放掉或者沒有進行相應(yīng)的防凍措施，水側(cè)熱交換器內(nèi)部水結(jié)冰而導(dǎo)致?lián)Q熱銅管凍裂，以致水氟互混，等機組再次開機時，水進人壓縮機造成塤壞。

(2)壓縮機堵轉(zhuǎn)

從此類故障壓縮機的解剖現(xiàn)象看，壓縮機內(nèi)部并不缺油，抱軸堵轉(zhuǎn)是由于瞬時潤滑不良引起的，而導(dǎo)致潤滑不良的主要原因是潤滑油油質(zhì)發(fā)生了變化:油被稀釋或油位被制冷劑液體抬高。

出現(xiàn)機組回液的原因有：

①在制冷循環(huán)中的制冷劑，通常積存在溫度最低的部分，進行冷凝。當(dāng)機組長時間停機時，由于壓縮機的熱容量比冷凝器、蒸發(fā)器、儲液器的熱容量大，壓縮機成為制冷循環(huán)中溫度最低的部分，使制冷劑進入。由于潤滑油能將制冷劑很好的溶解，所以積聚在壓縮機內(nèi)的制冷劑就溶解在潤滑油中，這種現(xiàn)象稱為“溶人”現(xiàn)象。制冷劑的“溶入”量視制冷劑充入量、制冷循環(huán)的結(jié)構(gòu)和停機時間的長短而各異，在飽和時，大致為充入潤滑油量的30-100%。稀釋的油會導(dǎo)致潤滑不良，造成抱軸。

再者，如果機組長時間停抓，則潤滑油將視壓縮機封閉殼的溫度、制冷劑和潤滑油種類的不同，發(fā)生液相分離，分成下部為制冷劑液體(制冷劑多，制冷劑和潤滑油的混合液少)，上部為潤滑油(潤滑油多，潤滑油和制冷劑的混合液少)這種情況。若在這樣的狀態(tài)下使壓縮機啟動，則供往軸承和其他運動部件的油是幾乎只有制冷劑液的“潤滑劑”，因此，在啟動后的短時間內(nèi)，軸承部分、連桿等部位將產(chǎn)生卡死和磨損。壓縮機在啟動前沒有進行預(yù)熱或者預(yù)熱時間不夠、曲軸箱電加熱器功率不夠時，將無法避免以上情況的發(fā)生，從而造成壓縮機損壞。

②機組在制熱運行時，特別是在濕度較大的環(huán)境下運行時，翅片容易接霜，如果除霜方式不是太完善，不能及時除霜或者除霜不徹底，都將導(dǎo)致低壓偏低，壓縮機大量回液，引起壓縮機故障。

(3)電機燒毀

如上所述，回液是造成抱軸的主要因素，因抱軸而引起軸承偏心，造成電機定子磨損，導(dǎo)致電機短路燒毀的現(xiàn)象是存在的。但對于純粹的電機燒毀，回液是否有影響?筆者認(rèn)為，全封閉活塞壓縮機的筒狀結(jié)構(gòu)，決定了它對液擊并不敏感，即使有部分液體制冷劑進人壓縮機，一般不會直接導(dǎo)致閥片打壞，也不會直接造成電機燒毀。

同時，因為全封閉壓縮機的潤滑大都采用離心飛濺式，沒有壓力差的控制，所以壓縮機在缺油潤滑的情況下也能運行。此時，壓縮機電流不斷上升，直至空氣開關(guān)(過電流保護器)跳掉，此過程系壓縮機過載運行，電流較大，電機線圈的溫升也很快，直至內(nèi)埋PTC動作。因為壓縮機的PTC溫升速率在滿負(fù)荷或過載的條件下是十分靈敏的，而且空氣開關(guān)都在PTC之前動作，所以，缺油直接造成電機燒毀也缺乏依據(jù)。筆者認(rèn)為，壓縮機純粹電機燒毀之因有兩個:

①電機溫升過高。

因為全封閉壓縮機的電機是通過回氣來冷卻的，冬季熱泵機制熱時，工況比較惡劣，特別是環(huán)境溫度很低時，換熱量很小，制冷劑循環(huán)量也小，回氣壓力低，再加上電控上除霜不及時和不徹底，均會導(dǎo)致電機冷卻不夠，線圈發(fā)熱。這樣持續(xù)的發(fā)熱會形成高溫，而PTC對低負(fù)荷時的小電流反應(yīng)不敏感，所以壓縮機經(jīng)數(shù)次啟動后，在未達到較高溫度時就會因過熱造成絕緣破壞，電機短路燒毀。②制冷系統(tǒng)內(nèi)部不清潔，含有雜質(zhì)，雜質(zhì)腐蝕和磨損電機線圈，造成短路燒毀。

改進措施 ：

針對以上分析的原因，做出相應(yīng)的改進措施:

(1)控制上應(yīng)有防凍控制功能(即在停機狀態(tài)，當(dāng)環(huán)境溫度低于一定值時，水泵或電加熱應(yīng)投人運行，以防水系統(tǒng)產(chǎn)生凍結(jié))，同時，水系統(tǒng)上應(yīng)設(shè)有排水裝置，當(dāng)機組長時間不用時，應(yīng)排空水交換器內(nèi)的水，防止凍壞。

(2)為了保障機組的正常運行，流量開關(guān)及各種保護開關(guān)不能私自進行短接;機組在運行時，要經(jīng)常進行觀察，發(fā)現(xiàn)機組進出水溫差過大時，要及時對水系統(tǒng)進檢查:水泵是否正常，水流量情況及清洗水過濾器。

(3)在電控程序中增加開機前 保證壓縮曲軸箱加熱器加熱時間的條件，確保壓縮機能充分預(yù)熱，防止損壞。

(4)改進除霜方式，確保及時除霜和除霜徹底，提高電控的可靠性，防止誤動作或不動作。

(5)完善系統(tǒng)設(shè)計，特別是在低溫制熱工況下，應(yīng)合理進行膨脹閥及氣液分離器的匹配，或采取增加高低壓旁通等措施，來防止機組的回液問題。

(6)改進工藝，加強管理和增強質(zhì)量意識，確保制冷系統(tǒng)內(nèi)部干凈清潔，無水分，制造加工質(zhì)量是影響機組質(zhì)量的重要因素，很多問題必須防患于未然，避免造成重大故障。

(7)加強用戶的使用、操作及維護保養(yǎng)培訓(xùn)。