高校供水系統(tǒng)的常見(jiàn)電氣故障分析

高陽(yáng)　王大偉

【摘 要】本文分析了山東女子學(xué)院新校區(qū)供水系統(tǒng)出現(xiàn)的常見(jiàn)電氣故障，介紹了相應(yīng)的故障處理方法，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了供水系統(tǒng)電氣故障出現(xiàn)的規(guī)律，提出了預(yù)防和應(yīng)對(duì)的若干方法，對(duì)保障校園供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有較好的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】高校；供水系統(tǒng)；電氣故障；變頻器；故障預(yù)防

高校的能源動(dòng)力保障是高校后勤工作的重要環(huán)節(jié)之一，是高校安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，而供水系統(tǒng)則是其中的關(guān)鍵組成。以山東女子學(xué)院為例，目前學(xué)校供水主要包括自來(lái)水和中水，其中自來(lái)水為市政供水，中水由學(xué)校中水站處理污水獲得。不論是自來(lái)水還是中水，都需要大量的電氣設(shè)備，如變頻器、電機(jī)等，這些設(shè)備的正常運(yùn)行直接關(guān)系到供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。高校作為一個(gè)特殊的社會(huì)區(qū)域，在供水特點(diǎn)上與普通的城市供水有很大的差別[1]?？偨Y(jié)分析高校供水系統(tǒng)的常見(jiàn)電氣故障，具有重要的意義。

本文以山東女子學(xué)院位于長(zhǎng)清區(qū)大學(xué)城的新校區(qū)為例，分析了該校區(qū)近年來(lái)供水系統(tǒng)出現(xiàn)的電氣故障及處理方法，提出了預(yù)防和應(yīng)對(duì)的若干方法，對(duì)保障校園供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有較好的指導(dǎo)意義。

1 供水系統(tǒng)的電氣基本組成

目前絕大多數(shù)供水系統(tǒng)由三相異步電機(jī)提供動(dòng)力，主要電氣設(shè)備組成包括：斷路器、交流接觸器、熱保護(hù)繼電器及部分監(jiān)測(cè)設(shè)備如遠(yuǎn)傳壓力表、液位顯示器等。隨著計(jì)算機(jī)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，具有控制功能的智能儀器如變頻器、軟啟動(dòng)器、觸摸屏、PLC等也在供水系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是變頻技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了系統(tǒng)的供水質(zhì)量，更達(dá)到了很好的節(jié)能效果[1]。典型的變頻器控制供水系統(tǒng)的電路如圖1所示：

2 供水系統(tǒng)的電氣故障分析

2.1 斷路器跳閘不能合閘

故障描述：中水站3kw一步提升泵運(yùn)行時(shí)突然斷路器跳閘，且重復(fù)合閘后又立即跳閘。

故障分析及處理：斷路器跳閘一般有兩種原因：一是，斷路器本身達(dá)到使用壽命不能繼續(xù)使用，二是，水泵線圈燒壞，發(fā)生短路或接地。針對(duì)以上故障，首先斷開(kāi)水泵電纜，再合閘斷路器發(fā)現(xiàn)不再跳閘，故初步判斷為水泵故障。用搖表測(cè)量水泵線圈與地之間的絕緣發(fā)現(xiàn)水泵線圈接地，更換水泵后解決了這一故障。

2.2 變頻控制水泵壓力達(dá)不到設(shè)定壓力

故障描述：供水站45kw供水泵正常時(shí)運(yùn)行在35-40Hz左右，供水壓力0.4兆帕，但某日突然低頻運(yùn)行，供水壓力較低。

故障分析及處理：學(xué)校供水泵采用的是恒壓變頻控制[2]，變頻器為施耐德ATV61系列變頻器，通過(guò)電阻式遠(yuǎn)傳壓力表將壓力信號(hào)反饋至變頻器，變頻器將反饋值與給定值比較后，進(jìn)行變壓變頻，增大或降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到恒壓供水的效果。供水壓力一般設(shè)定為0.4兆帕，故障時(shí)遠(yuǎn)傳壓力表表盤(pán)亦顯示0.4兆帕，但從實(shí)際情況及其他壓力表均顯示壓力不足，只有0.3兆帕左右，故判斷為遠(yuǎn)傳壓力表故障，既壓力表的遠(yuǎn)傳信號(hào)與實(shí)際壓力不符，導(dǎo)致變頻器獲得的壓力信號(hào)錯(cuò)誤，變頻器不能正確變頻，導(dǎo)致供水出現(xiàn)異常。在更換了遠(yuǎn)傳壓力表后，系統(tǒng)恢復(fù)了正常。

2.3 變頻控制水泵轉(zhuǎn)速突然增大，但出水壓力未變

故障描述：供水泵變頻器某日突然運(yùn)行在最高頻率50Hz，水泵電流亦高于正常值，但供水壓力并未改變。

故障分析及處理：在水泵轉(zhuǎn)速一定的情況下，供水系統(tǒng)流量增大時(shí)揚(yáng)程降低，恒壓變頻供水系統(tǒng)當(dāng)用水量增大時(shí)變頻器會(huì)增大頻率以提高電機(jī)轉(zhuǎn)速保持供水壓力恒定，故障時(shí)頻率突然增大到工頻判斷是管道爆裂導(dǎo)致流量突然增大，巡視管網(wǎng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)了漏點(diǎn)，關(guān)閉相關(guān)閥門(mén)后系統(tǒng)恢復(fù)了正常。

2.4 熱保護(hù)繼電器動(dòng)作

故障描述：水泵熱保護(hù)繼電器動(dòng)作導(dǎo)致水泵不能工作。

故障分析及處理：熱保護(hù)繼電器具有過(guò)載保護(hù)的作用，熱保護(hù)繼電器動(dòng)作說(shuō)明水泵電流過(guò)大，可能的原因有：水泵被異物堵塞電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流過(guò)大；水泵本身故障線圈老化電流過(guò)大。故障出現(xiàn)時(shí)水泵已運(yùn)行多年，測(cè)量三相電阻后發(fā)現(xiàn)三相電阻差別較大，由于熱保護(hù)繼電器可以自動(dòng)復(fù)位，在多次熱保護(hù)動(dòng)作后斷路器也出現(xiàn)跳閘，綜合判斷水泵燒壞，只能更換水泵。

2.5 軟啟動(dòng)器不能正常啟動(dòng)

故障描述：某日雷雨天氣后水泵軟啟動(dòng)器突然顯示故障不能正常啟動(dòng)。

故障分析及處理：軟啟動(dòng)器損壞。軟啟動(dòng)器中有很多電子器件，遇雷電容易被擊壞，因此雷雨天氣應(yīng)做好防雷措施防止軟啟動(dòng)器被雷電擊中[3]。

3 故障規(guī)律總結(jié)及預(yù)防處理措施

高校供水系統(tǒng)出現(xiàn)的電氣故障有一定的規(guī)律，總結(jié)如下：

（1）故障多出現(xiàn)在用水的高峰期，有一定的周期性和季節(jié)性。高校用水和一般的居民用水不同，用水高峰多出現(xiàn)在早、中、晚比較固定的時(shí)間段，用水高峰時(shí)設(shè)備也滿負(fù)荷運(yùn)行，容易出現(xiàn)故障，而寒暑假等基本沒(méi)有用水，很少出現(xiàn)故障。

（2）電氣故障發(fā)生一般具有一定的漸進(jìn)性。如以上討論的熱保護(hù)繼電器動(dòng)作故障，水泵的損壞表現(xiàn)為電流逐漸增大，到一定程度后水泵完全不能工作。因此，做好設(shè)備運(yùn)行記錄判斷設(shè)備運(yùn)行好壞對(duì)預(yù)防故障發(fā)生有重要的意義。

（3）電氣故障往往表現(xiàn)為系統(tǒng)壓力等其他參數(shù)異常。如以上出現(xiàn)的水壓異常，有的是電氣設(shè)備故障導(dǎo)致的，因此觀察記錄流量、壓力等非電氣參數(shù)對(duì)于判斷故障原因有很大幫助。

針對(duì)以上規(guī)律，提出以下的預(yù)防處理措施：

（1）利用學(xué)校的假期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，必要時(shí)進(jìn)行維修改造。高校寒暑假時(shí)間較長(zhǎng)，用水較少，進(jìn)行設(shè)備維修保養(yǎng)影響較小，并且效果比較明顯。如山東女子學(xué)院在2015年暑假期間對(duì)中水站進(jìn)行了全面維修，包括更換曝氣管道等，開(kāi)學(xué)后曝氣風(fēng)機(jī)未再出現(xiàn)因?yàn)槠貧饪锥氯麑?dǎo)致風(fēng)機(jī)燒壞的問(wèn)題，而此類故障在前一學(xué)期出現(xiàn)多次。

（2）做好運(yùn)行記錄。記錄供水系統(tǒng)的壓力、流量、水泵電流、頻率等對(duì)于分析系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防處理故障有重要的意義。

（3）供水設(shè)備要按照一用一備或多用一備設(shè)置。在條件允許的情況下，供水系統(tǒng)的設(shè)備都應(yīng)有備用設(shè)備，在主要設(shè)備故障而新設(shè)備未到的情況下，備用設(shè)備可以起到應(yīng)急的作用，有利于供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。多臺(tái)設(shè)備可以交替運(yùn)行，避免某一設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)山東女子學(xué)院校園供水系統(tǒng)出現(xiàn)的常見(jiàn)電氣故障進(jìn)行了分析，主要基于實(shí)際應(yīng)用，對(duì)于供水系統(tǒng)電氣故障的一般處理有較好的指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]欒松勝.高校供水系統(tǒng)中水泵變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2014（9）：76-77.

[2]高陽(yáng)，馬青，胡蔚蔚.恒壓變頻供水系統(tǒng)的Matlab仿真模型研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2011，24（11）：100-101.

[3]宋雨，黃娜.有關(guān)電子信息設(shè)備防雷保護(hù)措施的探討[J].信息通信，2011（5）： 109-110.

[責(zé)任編輯：王楠]