空壓機(jī)停機(jī)事故原因分析及對策

徐春霞，王曉兵2，楊立平2，王相軍2，葛躍田

（1.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.新疆獨(dú)山子石化公司乙烯廠，新疆 獨(dú)山子 833600）

空壓機(jī)停機(jī)事故原因分析及對策

徐春霞1，王曉兵2，楊立平2，王相軍2，葛躍田1

（1.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.新疆獨(dú)山子石化公司乙烯廠，新疆 獨(dú)山子 833600）

結(jié)合實(shí)例介紹了輸配電線路中忽略電磁兼容性問題，造成空壓機(jī)停機(jī)事故的發(fā)生，通過故障現(xiàn)象的觀察和相應(yīng)的檢查測試，分析原因，得出整改方案。改造完成后，空壓機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)要求。

電磁兼容性；空壓機(jī)；電子式時間繼電器；感應(yīng)電壓 ；屏蔽電纜

一、現(xiàn)場概況

某乙烯廠空壓機(jī)的油泵電動機(jī)為A、B兩臺，1開1備，各電動機(jī)機(jī)組均帶抗電網(wǎng)波動自啟動功能和油壓低自動切換運(yùn)行功能，以及油泵停機(jī)和油壓低停機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)功能。圖1所示為空壓機(jī)工作系統(tǒng)簡圖，空壓機(jī)工作室1間，配電室2間，6kV高壓配電柜和380V低壓配電柜分別處于兩間房中。高、低壓配電柜之間電路的控制電纜，通過室內(nèi)地下電纜溝相連。配電室的作用是給現(xiàn)場空壓機(jī)和A、B油泵電動機(jī)分別提供6kV與 380V的電源電壓。

圖1 空壓機(jī)工作系統(tǒng)簡圖

二、故障檢查及測試

1．故障檢查

2013年3月6日凌晨空壓機(jī)突然故障跳閘，配電室顯示空壓機(jī)6kV配電柜中ABB的150C高壓柜綜合保護(hù)器動作，跳閘指示燈亮，K86故障繼電器的指示電路燈亮，同時電氣控制系統(tǒng)監(jiān)控顯示A油泵電動機(jī)故障和空壓機(jī)斷路器跳閘。

對空壓機(jī)進(jìn)行設(shè)備檢查時發(fā)現(xiàn)：空壓機(jī)及油泵電動機(jī)外觀正常；與空壓機(jī)及油泵電動機(jī)相連的連接電線無破損；機(jī)體無非正常發(fā)熱情況及異味；高、低壓配電柜內(nèi)元器件完好；空壓機(jī)及油泵電動機(jī)的控制電纜、聯(lián)鎖電纜連接完好，無破損及放電現(xiàn)象；低壓配電柜中油泵控制電路參數(shù)、勵磁柜運(yùn)行參數(shù)正常，無報警信號；高壓配電柜內(nèi)控制油泵電動機(jī)的信號燈持續(xù)閃爍，電子式時間繼電器KT4線圈間斷吸合與釋放。用萬用表測量繼電器A1、A2線圈端子，線圈上約有90V的交流電壓，檢查該元件安裝配線情況，發(fā)現(xiàn)線圈電壓控制電纜來自低壓柜的220V直流電并與空壓機(jī)6kV電源電纜共一個電纜溝敷設(shè)。

2．測試

分析電路的工作原理得知電子式時間繼電器KT4正常工作狀態(tài)下，線圈應(yīng)該不得電。只有油泵電動機(jī)故障時，線圈才能得電吸合，使得ABB的150C高壓柜綜合保護(hù)器動作。根據(jù)故障檢查情況做了以下測試。

(1)電氣元件檢測

①元件功能檢測。

拆除KT4，做功能測試試驗(yàn)，采用升壓器測試其吸合電壓，發(fā)現(xiàn)在工作電壓 24～240V范圍內(nèi)時能夠正常吸合，整定值也符合時間整定范圍要求，表示元件完好。

②電磁干擾測試。

使電氣元件處于6kV電磁場中，進(jìn)行交、直流工作回路測試試驗(yàn)，該繼電器線圈在交流電壓12V吸合，直流電壓13V吸合。

(2)電氣控制線路測試

①試驗(yàn)1。停掉空壓機(jī)6kV電源，用萬用表測試KT4線圈的控制電纜，測試結(jié)果該電纜線上約有交流電壓36V。36V電壓已經(jīng)能夠滿足所使用KT4線圈的工作電壓范圍。但是此測量值與其線圈上約有90V電壓仍有一定差距。

②試驗(yàn)2。提供空壓機(jī)6kV電源，再用萬用表測試KT4線圈的控制電纜，測試出該電纜線上的交流電壓在89～91V之間。與此前故障時在繼電器A1、A2線圈端子測得電壓值范圍吻合，由此確定故障點(diǎn)如圖2所示。

圖2 故障點(diǎn)示意圖

三、故障原因分析

電磁兼容性包含抗干擾性與干擾性雙重含義，它取決于電氣設(shè)備的噪聲發(fā)射和抗擾度2個因素。一般噪聲都是通過各種導(dǎo)線、空間或大地傳遞的。電子線路中的各種噪聲以靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、公共阻抗耦合和漏電流耦合的形式表現(xiàn)。

感應(yīng)電壓依據(jù)電磁感應(yīng)定律產(chǎn)生，屬于電磁感應(yīng)噪聲。工程實(shí)例上的感應(yīng)電壓一般指非正常帶電體存在的一種電壓，其存在的方式有以下幾種：潮濕或絕緣性能不良的電纜、導(dǎo)線外皮；處于鄰近帶電線路的電纜或?qū)Ь€工作磁場中，而本身停電的電子、電氣設(shè)備；帶電體附近的金屬導(dǎo)體等。故障現(xiàn)象中測試出的交流電壓90V就是受到電磁干擾而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。

1．電氣元件因素

電子式時間繼電器又稱半導(dǎo)體時間繼電器，結(jié)構(gòu)由晶體管或集成線路和電子元件等組成。該類電氣元件優(yōu)點(diǎn)是延時精度高、調(diào)節(jié)方便等，缺點(diǎn)是易受外界電磁噪聲干擾影響。從測試現(xiàn)象分析KT4誤動作原因其一是元件處于6kV電源電磁場中，受到了電源電壓波動等低頻信號干擾；其二是空壓機(jī)6kV電源磁場對控制電纜的感應(yīng)電壓與控制電纜上本身殘留的感應(yīng)電壓共同作用結(jié)果，這些干擾主要是通過導(dǎo)線傳導(dǎo)和空間傳遞的感應(yīng)方式獲得。

2．布線工藝與電纜因素

電控設(shè)備安裝時抗干擾配線原則中把配線分為4類。第1類：高壓動力線；第2類：低壓動力線；第3類：多噪聲控制線；第4類：弱電信號控制線。現(xiàn)場情況屬于將第1類線和第3類線合用。而原則規(guī)定不同線區(qū)電纜或引線不能共用1根電纜，也不能把不同線區(qū)的引出線緊靠排列，并且在控制電纜的選擇時，長度超過10m時，應(yīng)選用屏蔽電纜。

四、整改方案

1．更換高壓配電柜中的電子式時間繼電器

分析電氣控制原理，需要時間繼電器的延時時間達(dá)到10～12s即可?？紤]電磁噪聲干擾的影響，將其更換為空氣阻尼式時間繼電器。該種繼電器結(jié)構(gòu)主要由電磁部分和完成延時作用的機(jī)械部分組成，由其工作原理決定其抗干擾性遠(yuǎn)強(qiáng)于電子式時間繼電器，如表1所示。

表1 電氣元件替換表

該系列空氣阻尼式繼電器采用導(dǎo)軌式安裝，適用于交流50Hz或60Hz、電壓＜660V控制電路的延時控制，具有精度高、體積小、重量輕、安裝方便等特點(diǎn)。并且提高繼電器線圈工作電壓，可以降低感應(yīng)電壓的影響，極大地減少繼電器線圈由于感應(yīng)電壓而誤動作。

2．采用電纜溝分層走線模式的電纜布設(shè)

其排線原則為屏蔽控制線居上，動力線居下，兩層間間距200～250mm，并且控制線與蓋板間距200～250mm，下層動力線與電纜溝底間距100～250mm，如圖3所示。

圖3 電纜的布設(shè)

3．替換控制電纜

替換的電纜工作環(huán)境為乙烯廠配電室內(nèi)，與動力線路共溝敷設(shè)，傳輸距離約為40m，還要能承受一定的機(jī)械外力，再結(jié)合本地區(qū)氣候因素（本地區(qū)屬于新疆天山北麓，干旱少雨），所選的替換電纜如表2所示。

表2 控制電纜替換表

五、結(jié)語

2013年5月18日，按照整改方案要求改造完畢，再次測試原先故障點(diǎn)處感應(yīng)電壓值約為2V。正常開機(jī)運(yùn)行后，歷時半年多，再未發(fā)生油泵自停導(dǎo)致空壓機(jī)停機(jī)事故的發(fā)生。

由此可知，電氣線路設(shè)計(jì)安裝時電磁兼容性的問題必須得到重視，在元件能夠滿足工作精度的前提下，避免使用敏感的電子式元件，還有合理電纜布設(shè)及加裝屏蔽電纜，都可以避免電磁環(huán)境中感應(yīng)電壓的干擾，從根本上解決其對運(yùn)行設(shè)備的影響，減輕運(yùn)行維護(hù)壓力。

[1] 天津電氣傳動設(shè)計(jì)研究所．電氣傳動自動化技術(shù)手冊（第3版）[M]． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011．

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2014-01-21）