火力發(fā)電廠異步電機(jī)變頻運(yùn)行的故障分析

謝兆龍

摘 要：隨著變頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，運(yùn)行中出現(xiàn)的問題逐漸增多，表現(xiàn)為：諧波、振動(dòng)、干擾、過熱等，本文針對(duì)上述問題的原因進(jìn)行分析，以及相應(yīng)的處理方法。在日常維護(hù)、使用變頻器當(dāng)中，能真正使設(shè)備正常、安全、有效地運(yùn)行，以達(dá)到最初設(shè)備設(shè)計(jì)之節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：變頻器；諧波；振動(dòng)；干擾

中圖分類號(hào)：TM621.71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）05-0174-01

火力發(fā)電廠異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器運(yùn)行可節(jié)約廠用電消耗，并能與現(xiàn)場總線、PLC、DCS等控制方式很好配合，使控制方式得到極大的提高。但是，隨著變頻器的增多，對(duì)異步電機(jī)改變頻運(yùn)行時(shí)存在一些問題，及時(shí)處理，以便于變頻器得到更好的應(yīng)用。

1 異步電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)與諧波問題

普通的高壓異步電動(dòng)機(jī)使用變頻器供電時(shí)，使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素引起的振動(dòng)更為復(fù)雜，而變頻電源的各次諧波與電動(dòng)機(jī)電磁的空間諧波會(huì)產(chǎn)生相互干擾，形成無規(guī)則的各種電磁激振力，當(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率接近或一致時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。這將極有可能造成電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)急劇增大，造成電動(dòng)機(jī)的使用故障。處理方法：在每一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為變頻控制時(shí)，做一個(gè)諧振試驗(yàn)，也就是自0Hz起，以1Hz或2Hz的頻率上升轉(zhuǎn)速，每一個(gè)頻率持續(xù)一分鐘。同時(shí)，在電動(dòng)機(jī)的軸向、縱向監(jiān)測振動(dòng)大小，監(jiān)測點(diǎn)越多，測量越準(zhǔn)確，并做下記錄。在設(shè)置變頻器運(yùn)行參數(shù)時(shí)，在減速或加速過程，把遇有電動(dòng)機(jī)共振段的頻率設(shè)置避開，跳過共振點(diǎn)[1]。

2 電動(dòng)機(jī)的散熱、產(chǎn)熱問題

普通異步電機(jī)使用變頻，在得知電機(jī)的運(yùn)行范圍和負(fù)載狀態(tài)的情況下，采取以下的措施[2]：（1）對(duì)電機(jī)采用增強(qiáng)電機(jī)絕緣的等級(jí)或者強(qiáng)冷通風(fēng)；（2）變頻專用電機(jī)更換，現(xiàn)專用變頻器電機(jī)的冷卻風(fēng)扇，采用的是單獨(dú)的三相交流電源供電，并不受轉(zhuǎn)速影響；限定運(yùn)行范圍，以避開低速區(qū)。

3 變頻器抗干擾的問題

變頻器的干擾，分為變頻器外接設(shè)備、自身干擾產(chǎn)生的電磁波對(duì)變頻器的干擾、以及變頻器對(duì)其他設(shè)備的干擾等等。變頻器本身即是一個(gè)干擾源，會(huì)對(duì)輸出側(cè)和電源側(cè)的設(shè)備產(chǎn)生影響，與主回路相比較，變頻器的控制回路只是小能量，弱信號(hào)的回路，常容易受到其他裝置的干擾。在工作時(shí)，控制回路應(yīng)用屏蔽電纜，即使采取的是屏蔽接地、高壓動(dòng)力線與控制線的分層布置等相應(yīng)措施。

4 變頻器自高壓開關(guān)柜信號(hào)的采集正確問題

變頻器柜的高壓未就緒、高壓分?jǐn)嗟葼顟B(tài)的連鎖點(diǎn)，應(yīng)從斷路器的輔助點(diǎn)上面取，禁止用斷路器的擴(kuò)展及擴(kuò)展中間繼電器，不然變頻器工作將不可靠。如電廠變電所的高壓開關(guān)柜，在正常情況下，變頻器能正常工作，而當(dāng)變電所查找接地故障時(shí)，一旦停止直流，則使中間繼電器釋放，繼電器的信號(hào)采集紊亂，使變頻器由于誤發(fā)高壓失電信號(hào)，而自動(dòng)停機(jī)。此刻則需把信號(hào)采集連接斷路器的這個(gè)輔助點(diǎn)，以達(dá)到消除故障的目的。

5 測電機(jī)絕緣問題

由于變頻器輸出端子與電動(dòng)機(jī)相連，卻不能在變頻器下部輸出端子上，使用搖表測電機(jī)絕緣。變頻器內(nèi)部有電感、電容及整流元器件，直接測電機(jī)絕緣時(shí)，會(huì)使所測數(shù)值不準(zhǔn)，甚至設(shè)備受到損傷。但可在變頻器輸出端子以側(cè)接空氣開關(guān)（DZ），在測電機(jī)絕緣時(shí)斷開，或者拆開電機(jī)接線來測絕緣。

6 開關(guān)接線問題

低壓變頻器（380V）輸出端子應(yīng)該直接與電動(dòng)機(jī)相連，在電動(dòng)機(jī)與變頻器之間，不允許接入交流接觸器，避免由于交流接觸器運(yùn)行中動(dòng)作，而造成在某一頻率下變頻器過電流。通用變頻器輸出側(cè)禁止接入電容式單相電動(dòng)機(jī)及電容器等容性負(fù)載，不然將損壞變頻器。

7 實(shí)際中的運(yùn)用

近幾年，遇到了一些實(shí)際中的問題，運(yùn)用具體的解決方法給予解決，以供讀者參考[3]：

（1）以前電廠對(duì)給煤、給粉系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造時(shí)，運(yùn)行人員因?yàn)閯偨佑|使用變頻器，常會(huì)造成誤動(dòng)、誤報(bào)，或者操作方法不正確，引起跳閘，還有發(fā)生過運(yùn)行人員在測量電機(jī)絕緣電阻時(shí)，電機(jī)絕緣突然為零，還好有經(jīng)驗(yàn)的職工當(dāng)即停止操作，并向相關(guān)專業(yè)人員咨詢。經(jīng)過幾次的人員學(xué)習(xí)強(qiáng)化與培訓(xùn)，這一問題最終得以解決。（2）幾年前電廠對(duì)灰槳泵、凝結(jié)水泵電機(jī)進(jìn)行變頻改造，運(yùn)行效果達(dá)到預(yù)期，但由于變頻器安裝環(huán)境溫度較高，使變頻器無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，造成頻繁跳閘，只能用軸流風(fēng)機(jī)臨時(shí)進(jìn)行冷卻，而后應(yīng)用加裝空調(diào)的方式進(jìn)行強(qiáng)冷；還有變頻器對(duì)環(huán)境粉塵影響，粉塵過多積累，也會(huì)不利于變頻器的散熱，甚至變頻器內(nèi)的控制模板短路。有效的消除方法是進(jìn)行定期吹灰清掃。（3）在機(jī)組維護(hù)期間，電廠的2B溢流水泵電機(jī)要停役時(shí)，水泵閥門仍不能及時(shí)關(guān)閉，造成電機(jī)高速反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電機(jī)過熱，極有可能影響人身或設(shè)備安全，在查找并測量電機(jī)正常后，與熱控、機(jī)械有關(guān)人員討論、分析，建議閥門使用遠(yuǎn)方DCS同步聯(lián)鎖。（4）在機(jī)組維護(hù)期間，電廠的2A溢流水泵電機(jī)，有一段時(shí)間常在運(yùn)行中動(dòng)作跳閘，發(fā)出首出為“減速過流”信號(hào)，表示電機(jī)在啟、停時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速的加、減速時(shí)間太短，即與變頻器輸出模擬量大小值有關(guān)，經(jīng)過對(duì)變頻器的檢查、測量，發(fā)現(xiàn)是模擬量的大小值由人員就地或遠(yuǎn)方操作電位器給定的，最終解決方法是：在允許范圍內(nèi)調(diào)整模擬量，加長操控人員調(diào)整電位器時(shí)間。（5）電廠斗輪機(jī)有一段時(shí)間出現(xiàn)大車行走電機(jī)的變頻器頻繁報(bào)警，檢修人員數(shù)次查找其中原因沒有結(jié)果，而后詢問廠家多次，查出是由于控制回路屏蔽電纜的屏蔽脫落，造成變頻器的控制回路受到其他裝置的干擾。解決方法是：重新將控制回路屏蔽電纜的屏蔽接地，隨后恢復(fù)正常。（6）電廠一葉輪給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)次出現(xiàn)異常報(bào)警，檢修人員對(duì)其控制回路進(jìn)行數(shù)次檢查均沒有問題，試運(yùn)行也正常，可是投入正常運(yùn)行時(shí)，仍然會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，而后對(duì)變頻器開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)是里面積灰嚴(yán)重，嚴(yán)重影響變頻器自身散熱，導(dǎo)致變頻器運(yùn)行溫度過高報(bào)警，隨后采取補(bǔ)救措施，定期進(jìn)行檢查清掃，從而保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。（7）現(xiàn)在對(duì)異步電機(jī)變頻改造已經(jīng)過了歷練時(shí)期，技術(shù)也日益成熟，還存在一些問題，如：變頻的二次回路的接入必會(huì)對(duì)工頻的二次回路造成影響，是否影響其它聯(lián)鎖，是否能自動(dòng)同步轉(zhuǎn)換，水泵的管道流水量或水位測量儀的采樣信號(hào)能否正常輸入等等，這些方面的問題仍有待繼續(xù)改善、提高。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭萬鈞，崔恒勝.大型火力發(fā)電廠廠用電動(dòng)機(jī)高壓變頻器故障分析及反措探討[J].山東電力技術(shù)，2009，（3）：6-10.

[2]吳國軼.火電廠普通異步電機(jī)改變頻運(yùn)行時(shí)需注意的問題[J].黑龍江電力，2009，（1）：60-62.

[3]周巖，王鳳杰.論電動(dòng)機(jī)變頻器故障類型及分析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012，（12）：88-89.