高壓電氣設(shè)備維檢策略探討

程棟橋

（河鋼宣鋼氣體廠，河北 張家口 075100）

隨著電力系統(tǒng)和電氣裝備技術(shù)的不斷發(fā)展，空分制氧行業(yè)電氣裝備發(fā)展已經(jīng)邁向大型化、智能化。由于生產(chǎn)工藝的連續(xù)性，制氧高壓電氣設(shè)備運行周期長，只是跟隨煉鋼設(shè)備檢修計劃安排停機檢修，設(shè)備意外停機往往造成氣體供應(yīng)不足，備機啟動出成品也要至少2 h，期間需要啟動液體蒸發(fā)滿足煉鋼用氣需求，遇上產(chǎn)量特大機組，停機減產(chǎn)無法彌補，將造成不可估量的經(jīng)濟損失。這些都要求電氣設(shè)備檢修維護人員必須具備一定的電氣設(shè)備知識，運用科學(xué)手段和日常經(jīng)驗及早判斷和發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患，按照一般、重大隱患分類處置，確需停機檢修的，精心做好生產(chǎn)組織，盡可能降低停機給整個生產(chǎn)鏈帶來的影響。

1 廠區(qū)設(shè)備概況

該廠主要在用制氧機組有4套，其中2套5#、6#機組的產(chǎn)量為15 000 Nm3/h，配套電機功率分別是7 400 kW、4700kW，7 800kW、4 900kW；1套7#機組的產(chǎn)量為25000Nm3/h，電機功率為14 000 kW；1套8#機組的產(chǎn)量為40 000 Nm3/h，電機功率為20 200 kW。除2套15 000 Nm3/h電機運行電壓是6 kW，其余都是10 kW。其余氧氣壓縮高壓設(shè)備5套，氮氣壓縮設(shè)備9套，各有6 kW、10 kW運行電壓，另有高壓水泵10套。廠區(qū)高壓設(shè)備多，功率大分布廣，設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)變化啟停頻繁，設(shè)備停機造成損失可大可小，這些都給設(shè)備維護檢修帶來困難和挑戰(zhàn)。目前根據(jù)煉鋼生產(chǎn)需要，開啟5#、6#、8#機組，7#和其余小機組作為常態(tài)化備機使用。

2 電氣設(shè)備事故案例

通過日常設(shè)備檢修工作遇到的高壓電氣設(shè)備故障，可以積累豐富的現(xiàn)場設(shè)備事故處理經(jīng)驗，鍛煉工作人員使用儀器儀表排查故障的技能，提高分析解決設(shè)備隱患的能力，下面闡述兩個比較典型的事故案例。

2.1 同步電機啟動故障

該事故發(fā)生在2019-06，6#機組計劃停機檢修完成投產(chǎn)啟動7 800 kW瑞士ABB運行電壓6 kW無刷同步電機，壓縮機是美國進口COOPER品牌，啟動方式采用可變液阻降壓啟動方式，勵磁柜經(jīng)過后期改造成國產(chǎn)微機勵磁啟動裝置，電機啟動過程聲音沉悶、不能投勵，最后啟動超時停車。現(xiàn)場檢查勵磁啟動裝置、液阻啟動系統(tǒng)、遙測電機、電纜絕緣，檢查各系統(tǒng)二次聯(lián)絡(luò)線，均正常沒有找出具體問題，再次啟動情況相同，啟動超時停車。此次事故嚴(yán)重影響生產(chǎn)序列，造成生產(chǎn)組織很大被動，立刻啟動預(yù)案開啟備機滿足生產(chǎn)需要。該同步電機多年未檢修旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，此裝置是電機一體式安裝的，安裝于電機非驅(qū)動端，是電機啟動和正常同步運行的關(guān)鍵點。經(jīng)過拆解端蓋，吹掃勵磁旋轉(zhuǎn)裝置，量測6個二極管和2個晶閘管均正常，仔細(xì)檢查特別是各個端子接線，晶閘管驅(qū)動器450 V電壓接松動脫落，致使啟動異常電機轉(zhuǎn)速達(dá)不到，沒有轉(zhuǎn)速檢測正常信號，勵磁裝置不投勵磁，電機始終在啟動提速階段，最后電機保護信號動作，超時停車。旋轉(zhuǎn)勵磁啟動裝置原理如圖1所示。

圖1 旋轉(zhuǎn)勵磁啟動裝置原理

2.2 空壓機主電纜接地故障

該事故發(fā)生在2020-06，8#機電機和變頻起動裝置均是德國西門子原套進口設(shè)備，2008年底投產(chǎn)，當(dāng)時電機正常運行，10 kW變電室綜合保護報警裝置顯示6#母線單相接地故障，維檢人員首先利用故障2 h允許實際盡快對站內(nèi)開關(guān)柜、母聯(lián)柜和6#母線上其他設(shè)備進行了故障排除，判斷8#空壓機饋出線路故障引起單相接地故障報警，根據(jù)溝通調(diào)節(jié)生產(chǎn)8#空壓機電機停車，拆電機端口接線，遙測主電纜絕緣，發(fā)現(xiàn)A相一根電纜接地（注：8#電機運行電纜采用單相雙根單芯600 mm電纜），檢修人員一邊采用儀器查找，一邊根據(jù)現(xiàn)場電纜溝內(nèi)架設(shè)情況和檢修經(jīng)驗，雙方向快速查找到電纜接地故障點。電纜外皮受損加之運行電壓高，擊穿絕緣對架設(shè)電纜角鋼放電接地，經(jīng)過處理故障點恢復(fù)，報警消失。值得一提的是，在故障定位排除故障期間，由于生產(chǎn)需要，8#電機A相采用一根600 mm電纜運行保生產(chǎn)，翻閱手冊600 mm單芯電纜載流量在正常使用環(huán)境溫度下約為1 000A左右，與正常加載運行電流接近。電氣人員會同崗位操作人員制定周密監(jiān)測措施，關(guān)注運行電流變化，加強電纜溫度監(jiān)測、電纜溝通風(fēng)降溫，既保障了生產(chǎn)，又贏得了搶修時間。

3 設(shè)備檢修維護策略建議

從上面的典型案例中可以總結(jié)出一些設(shè)備檢修和管理的方式和方法，從而能夠盡早發(fā)現(xiàn)和排查事故隱患，避免設(shè)備事故發(fā)生，減少事故帶來的生產(chǎn)被動和經(jīng)濟損失。

3.1 提高檢修隊伍知識和實踐水平

檢修工作中，人的因素是關(guān)鍵，必須擁有一支責(zé)任心強、吃苦耐勞、技術(shù)過硬的檢修隊伍。通過組織技能培訓(xùn)、技能工作室、“師帶徒”“大講堂”等方式著力培養(yǎng)和提高隊伍的安全從業(yè)意識、技術(shù)理論水平、實際操作技能，以技能考核評比激發(fā)人員學(xué)習(xí)壓力、動力、競爭力，讓有技術(shù)、有能力的人員擔(dān)當(dāng)重任、給予待遇。

3.2 加強對新知識、新設(shè)備的學(xué)習(xí)掌握

現(xiàn)今，電子電氣技術(shù)、自動化技術(shù)發(fā)展日新月異，設(shè)備朝著大型化、智能化發(fā)展，不更新現(xiàn)有知識是不能勝任設(shè)備維檢工作的。制氧設(shè)備已有60 000 Nm3/h、80 000 Nm3/h特大型機組，設(shè)備從啟動、運行、停止都由DCS（分散控制系統(tǒng)）實現(xiàn)監(jiān)測、操作、連鎖控制，電機軟啟動方式復(fù)雜，特別是部分設(shè)備、控制系統(tǒng)為全進口設(shè)備，操作界面、報警類別全英文，更是增加了維檢難度。在項目立項、設(shè)備技術(shù)指標(biāo)、安裝調(diào)試等項目會議吸納設(shè)備維檢骨干參加或列席，邀請設(shè)備廠家集中培訓(xùn)講解基本操作檢修方法，成立技術(shù)攻關(guān)團隊，讓維檢人員掌握更多新設(shè)備、新知識，更好地服務(wù)檢修工作。

3.3 創(chuàng)新設(shè)備管理方式

廠區(qū)設(shè)備臺賬要清楚詳細(xì)，對于設(shè)備隱患類別、整改情況負(fù)責(zé)人、整改效果都要制定規(guī)章制度標(biāo)準(zhǔn)，讓設(shè)備維檢工作有的放矢、有章可循。根據(jù)設(shè)備使用年限、實際工作時間，制定合理的設(shè)備檢修計劃；將電氣區(qū)域設(shè)備劃分責(zé)任區(qū)、劃歸責(zé)任人，落實人員精檢設(shè)備責(zé)任，訂立相關(guān)獎懲制度，最大限度地調(diào)動人員工作積極性。加強重點設(shè)備、風(fēng)險點的檢查巡查工作，制定點檢部位、時間、標(biāo)準(zhǔn)，強化執(zhí)行落實到位，把隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

3.4 合理規(guī)劃供配電系統(tǒng)

冶金企業(yè)變配電站、高低壓用電設(shè)備多，供用電容量大，工作具有連續(xù)性，要求供電質(zhì)量和可靠性高。在變電站設(shè)計上要分設(shè)電壓等級，電源來自不同變配電所或母線段，降低電氣線路故障影響的設(shè)備范圍，同時不同機組、作用相同水泵可以分掛在不同變壓等級變電站或母線上，提高設(shè)備運行可靠性。河鋼宣鋼氣體廠10臺高壓水泵都為10 kV電壓運行，發(fā)生過供電站上級故障，水泵全停，損失太大，后改造3臺水泵到6 kV電壓等級，每次啟動水泵考慮電壓等級、供電母線等因素，把電網(wǎng)故障帶來損失降到最低。

3.5 定期進行電氣預(yù)防試驗

高壓電氣設(shè)備運行過程中，由于受到機械磨損、負(fù)荷沖擊、電磁振動、電弧燃蝕等因素影響，會產(chǎn)生松動、磨損和老化，定期進行預(yù)防試驗?zāi)軌蚣皶r發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的缺陷或隱患，一般每隔1～3年進行一次試驗，以便掌握高壓電氣設(shè)備絕緣情況，主要有測量絕緣電阻和吸收比、直流耐壓試驗和泄漏電流試驗、交流耐壓試驗。試驗人員必須具有相關(guān)資質(zhì)，能夠出具合法性報告，以提高設(shè)備運行可靠性，降低此類事故發(fā)生率。

4 結(jié)束語

電氣設(shè)備事故具有突發(fā)性，但發(fā)生前都由表征現(xiàn)象，維檢人員要從事故中積累豐富經(jīng)驗，提高解決設(shè)備事故的能力。通過加強電氣設(shè)備點巡檢、進行電氣預(yù)防性試驗等方式，把事后維修逐漸變成事前維修，降低電氣事故給企業(yè)帶來的風(fēng)險和損失。