奧爐循環(huán)熱水泵無(wú)法正常運(yùn)行的實(shí)踐

譚勇 胡建軍

摘? 要：奧爐循環(huán)水泵有時(shí)會(huì)出現(xiàn)電機(jī)電流達(dá)到額定值以后，仍不能滿(mǎn)足生產(chǎn)，但有時(shí)又能恢復(fù)正常，水位保持穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)故障處理。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水泵;高溫季節(jié);電機(jī)電壓;轉(zhuǎn)速

奧爐循環(huán)熱水泵主要作用是將熔煉奧爐冷卻用水的回水從熱水池打至冷卻塔中重新冷卻。正常情況為兩用一備，運(yùn)行人員通過(guò)調(diào)節(jié)管道上的閥門(mén)，來(lái)保證循環(huán)水量，使水位保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。2018年9月后，該組水泵有時(shí)會(huì)出現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行電流達(dá)到額定值后，水泵輸水量減少，水池水位上漲，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常生產(chǎn)，但有時(shí)恢復(fù)正常，水位保持穩(wěn)定，故障原因不明。

1、設(shè)備工藝及參數(shù)說(shuō)明

熱水泵站有3臺(tái)熱水泵，正常情況為兩用一備。我們通過(guò)調(diào)節(jié)管道上的閥門(mén)，使水位保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，一般情況下，在水位穩(wěn)定情況下，電機(jī)電流為235A（額定239.7A），壓力保持在0.3Mpa，熱水池水位在4m以下，冷卻用水為軟化水[1]。

2、故障原因分析及處理

根據(jù)生產(chǎn)情況，為滿(mǎn)足奧爐生產(chǎn)，冷卻水一般為2400m?/h。之前3臺(tái)水泵能相互切換，均能滿(mǎn)足正常生產(chǎn)，但在2018年9月以后，在開(kāi)1#、2#泵的時(shí)候，熱水池水位增加非常明顯，根據(jù)水位上漲情況推算，循環(huán)水流量為達(dá)到2000m?/h。而開(kāi)1#、3#或2#、3#出現(xiàn)水位增加的情況不多，循環(huán)水流量能達(dá)到2300-2400m?/h.能滿(mǎn)足正常生產(chǎn)，但2019年7月分別出現(xiàn)1次開(kāi)2#、3#泵水位仍然上漲的現(xiàn)象。

2.1原因分析

a、水位上漲多發(fā)生在高溫季節(jié)，我們懷疑是高溫季節(jié)，為滿(mǎn)足生產(chǎn)季節(jié)性的增加了冷卻水用量，根據(jù)該現(xiàn)象，我們對(duì)奧爐用循環(huán)水流量計(jì)進(jìn)行了校驗(yàn)，同時(shí)每天對(duì)用水情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，月平均用水量為59870 m?/h，用量基本沒(méi)有增加。

b、在開(kāi)1#、2#熱水泵時(shí)容易出現(xiàn)問(wèn)題，開(kāi)1#、3#或2#、3#水泵基本正常，我們懷疑為1#、2#水泵葉輪出現(xiàn)破壞，導(dǎo)致水泵流量減少，而開(kāi)1#3#或2#3#時(shí)，我們開(kāi)大了3#水泵閥門(mén)，使得3#泵的流量有所增加，使得整個(gè)系統(tǒng)勉強(qiáng)能維持生產(chǎn)。我們對(duì)1#、2#水泵進(jìn)行了檢查，檢查結(jié)果證實(shí)水泵完全正常。

c、由于2#水泵的電機(jī)在2018年6月進(jìn)行了維修處理，為驗(yàn)證電機(jī)對(duì)風(fēng)機(jī)的影響，我們也更換了2#水泵的電機(jī)。所有處理完成后，該現(xiàn)象仍然存在。

2019年9月我們?cè)俅螌?duì)2018年出現(xiàn)故障前后現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行梳理，由于天氣炎熱，循環(huán)水西側(cè)變壓器由于容量過(guò)大，導(dǎo)致變壓器溫度報(bào)警，我們將1#、2#水泵的電源切換至備用電源上進(jìn)行供電，以減少該變壓器的負(fù)荷，避免變壓器持續(xù)高溫而引起其他故障。該備用電源引自澳爐余熱鍋爐DP室，采用YJV 3*240+2*120電纜連接。循環(huán)水泵電機(jī)功率為132KW，額定電流為239.7A，兩臺(tái)水泵的額定電流接近480A，查手冊(cè)可以看到，YJV 3*240+2*120電纜載流量為500A，理論上可以滿(mǎn)足設(shè)備運(yùn)行，但由于該備用電源位置距離水泵電源柜距離約有300米，需要考慮電纜的壓降。

后在檢查過(guò)程中證實(shí)，該電纜在1#、2#水泵使用過(guò)程中，溫度達(dá)到60℃，溫升超過(guò)30℃。同時(shí)我們測(cè)得，斷路器上端相間電壓365V、367V、364V，明顯不符合電機(jī)正常電壓。我們對(duì)低壓鍋爐配電室的電壓進(jìn)行檢查，相間電壓超過(guò)395V，電纜兩端壓降接近30V。

根據(jù)壓降計(jì)算公式：

其中：k為一個(gè)系數(shù)，當(dāng)為單相或兩項(xiàng)系統(tǒng)時(shí)為2，當(dāng)為三相系統(tǒng)時(shí)為√3;

L為線(xiàn)路長(zhǎng)度（km）;

Ib為負(fù)載電流（A）;

n是每相并聯(lián)的導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量;

r是每千米單根電纜的電阻（Ω/km）;

x是每千米單根電纜的電抗（Ω/km）;

cosα是負(fù)載的功率因素。

查表可得數(shù)據(jù)：

根據(jù)計(jì)算，在使用YJV 3*240+2*150電纜在300米輸送距離下，如果分別運(yùn)行一臺(tái)和兩臺(tái)水泵，電纜兩端的壓降分別為13V和27V?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)電纜溫度的原因，配電室到控制柜的電纜在兩臺(tái)水泵運(yùn)行下，超過(guò)30V的壓降可以視為正常。我們同時(shí)多次對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行驗(yàn)證，使用備用電源的情況下，開(kāi)1#或2#水泵時(shí)，在水泵進(jìn)線(xiàn)柜上端測(cè)量電壓為279-285V之間，而同時(shí)開(kāi)1#和2#水泵時(shí)，電壓一般在264-269之間，而且隨水泵運(yùn)行時(shí)間的增加，電源電纜溫度會(huì)上升，同時(shí)電壓會(huì)下降。

從理論上講普通交流電機(jī)只有通過(guò)調(diào)節(jié)線(xiàn)圈的極對(duì)數(shù)進(jìn)行不連續(xù)分級(jí)調(diào)速或通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電壓的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果不考慮機(jī)械特性，電壓的大小理論上與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，但考慮機(jī)械特性，電壓降低的確會(huì)使電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，下降范圍與負(fù)載的大小有關(guān)。在我們現(xiàn)場(chǎng)，電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)的電流非常接近額定電流，當(dāng)電動(dòng)機(jī)供電壓不足，輸入功率不夠，而負(fù)載又依然超載，造成速度達(dá)不到要求時(shí)，必然會(huì)使轉(zhuǎn)速下降，這樣就會(huì)引起水泵軸功率不夠，水泵出力降低，使我們水位出現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

根據(jù)感應(yīng)電機(jī)降低電壓時(shí)的人為機(jī)械特性圖可以看出，電壓下降，而T不變，則轉(zhuǎn)速n降低，反之，電壓升高轉(zhuǎn)速也升高。不過(guò)電機(jī)定子電壓和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是一種復(fù)雜的、多變量耦合的、時(shí)變參數(shù)的非線(xiàn)性關(guān)系。我們只能對(duì)其做出定性的判斷而不能做出定量的解析。

2.2故障處理

在做出這樣的檢查后，我們初步判斷為由于電源電壓下降導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，從而導(dǎo)致水泵的效率下降而引起水位的上漲。由于水泵的主電源變壓器負(fù)荷較大，且在高溫季節(jié)變壓器有時(shí)達(dá)到85℃，且變壓器擴(kuò)容由于空間和生產(chǎn)進(jìn)度的安排，施工難度較大。我們決定對(duì)備用電源進(jìn)線(xiàn)電纜進(jìn)線(xiàn)擴(kuò)容，以減少電纜的壓降。2019年10月，我們利用檢修時(shí)間敷設(shè)一根3*185的電纜，施工完成后，測(cè)量其電纜壓降為8V，電源柜進(jìn)線(xiàn)電壓為387V。運(yùn)行2#、3#循環(huán)泵，水位穩(wěn)定。

3、結(jié)論

隨著現(xiàn)代工廠設(shè)備的更新?lián)Q代，各個(gè)環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系也更加精密，尤其是在電氣控制方面，有些改變對(duì)設(shè)備的影響看似不起眼，但對(duì)設(shè)備運(yùn)行和正常生產(chǎn)有著緊密的關(guān)聯(lián)。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，必須對(duì)設(shè)備的參數(shù)、性能進(jìn)行全面了解，以避免對(duì)生產(chǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭容秋.銅冶金[M].中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)重有色金屬冶金學(xué)術(shù)委員會(huì)組織編寫(xiě).中南大學(xué)出版社，2005.

作者簡(jiǎn)介：譚勇，湖北省黃石市，大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠，男，大學(xué)本科，電氣中級(jí)工程師，從事設(shè)備維護(hù)、生產(chǎn)管理工作。

胡建軍，湖北省黃石市，大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠，男，大學(xué)本科學(xué)歷，電氣工程師從事設(shè)備管理工作。