金屬冶煉電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)與常見(jiàn)故障研究

吳國(guó)慶

（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關(guān) 512000）

0 引言

科技水平不斷發(fā)展，使金屬冶煉技術(shù)快速發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)對(duì)電力設(shè)備需求逐漸增高，其運(yùn)行安全受到重視。其穩(wěn)定性直接影響著金屬冶煉生產(chǎn)流程安全，相關(guān)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其運(yùn)行安全及故障排查，解決工作力度。因此，對(duì)金屬冶煉電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)與常見(jiàn)故障加以研究，具有重要意義。

1 金屬冶煉電力設(shè)備維修和檢查方法

1.1 直觀判斷

直觀判斷法通常是電力設(shè)備故障后，維修人員率先使用的檢查方式，是電力設(shè)備維修的基礎(chǔ)。其對(duì)維修人員專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力水平要求較高，需要維修人員具有一定工作經(jīng)驗(yàn)，具體內(nèi)容是指維修人員依靠問(wèn)、看、聽(tīng)、聞、摸等方式，對(duì)設(shè)備情況進(jìn)行初步判斷[1]。

維修人員可以先詢(xún)問(wèn)相關(guān)人員設(shè)備故障前后情況，包括設(shè)備運(yùn)行時(shí)聲音是否有明顯異常、火花、異味及設(shè)備運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。通過(guò)簡(jiǎn)單詢(xún)問(wèn)，可以使維修人員快速對(duì)設(shè)備可能發(fā)生故障的部位和原因進(jìn)行初步鎖定；其次，維修人員需認(rèn)真觀察故障設(shè)備外部情況，檢查設(shè)備外形是否發(fā)生變形、電流回路是否燒焦燒傷導(dǎo)致短路、部件連接是否松動(dòng)、機(jī)械部分是否損壞；同時(shí)，維修人員還可以細(xì)聽(tīng)設(shè)備運(yùn)行聲音，電力設(shè)備在運(yùn)行時(shí)普遍存在一定噪音，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)運(yùn)行噪音會(huì)發(fā)生不同變化，通過(guò)辨別異常聲音，可以幫助維修人員縮小故障范圍，有利于后續(xù)維修工作的展開(kāi)；另外，設(shè)備中線(xiàn)路出現(xiàn)燒焦、燒傷等故障后會(huì)產(chǎn)生異味，維修人員對(duì)設(shè)備及線(xiàn)路進(jìn)行嗅聞，若聞到明顯異味，即可將故障鎖定為線(xiàn)路故障，并及時(shí)開(kāi)展針對(duì)性維修；在保證維修人員絕對(duì)安全的前提下，可以將設(shè)備及線(xiàn)路電源關(guān)閉，用手觸摸設(shè)備，判斷其溫度與振動(dòng)情況是否在合理范圍內(nèi)。當(dāng)在基礎(chǔ)檢查中發(fā)現(xiàn)可能影響工作人員人身安全的故障隱患時(shí)，需進(jìn)行試車(chē)檢查，若在檢查過(guò)程中設(shè)備出現(xiàn)電路不穩(wěn)、刺鼻異味等現(xiàn)象，維修人員必須立即終止檢查，結(jié)合異?，F(xiàn)象表現(xiàn)形式，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行更深層次的判斷。

1.2 電壓測(cè)量

電壓測(cè)量是電力設(shè)備檢查維修的重要方式之一，通過(guò)精準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備各部分電壓并與正常值進(jìn)行對(duì)比，可以幫助維修人員找出故障部位。在實(shí)際檢修中，即便設(shè)備故障部位已經(jīng)確認(rèn)，維修人員仍需謹(jǐn)慎深入測(cè)量，檢查相關(guān)線(xiàn)路中晶體管、集成電路等處的電壓值是否處于正常水平，有利于維修人員分析設(shè)備故障原因。

電壓測(cè)量具體測(cè)量方法可以分為分階、分段及點(diǎn)測(cè)量法3 種，維修人員應(yīng)結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況與故障表現(xiàn)形式的不同，靈活選擇測(cè)量方式，有針對(duì)性地對(duì)設(shè)備電壓進(jìn)行測(cè)量檢查[2]。

1.3 對(duì)比元件置換

與電壓測(cè)量法相同，對(duì)比置換法同樣是將設(shè)備數(shù)據(jù)與正常值進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)排查其中差異，檢查設(shè)備故障部件及原因，不同的是，對(duì)比法中所參考數(shù)據(jù)更為全面。主要應(yīng)用于多種元件共同控制同一設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的檢查維修工作，將不同元件數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，找出其中疑似故障元件，并以此來(lái)判斷設(shè)備故障原因。

置換法普遍與對(duì)比法同步進(jìn)行，當(dāng)利用對(duì)比法找出故障元件后，使用同種規(guī)格元件對(duì)其進(jìn)行替換，以達(dá)到維修目的。維修人員可以通過(guò)不停替換性能相同的元件來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，判斷設(shè)備故障真實(shí)原因，若元件替換對(duì)設(shè)備故障沒(méi)有明顯影響，則需更換檢查維修方法。在應(yīng)用置換法的過(guò)程中，維修人員需仔細(xì)檢查所拆電器運(yùn)行情況，在確保元件是設(shè)備故障主要原因后方可對(duì)電器替換，以避免在拆解電器替換元件時(shí)，使元件受到不必要的損傷。

1.4 短接法

電氣線(xiàn)路短路故障是電力設(shè)備最常見(jiàn)的故障。對(duì)此，維修人員可以采用短接法檢查斷路，利用絕緣線(xiàn)路將所有疑似斷路部位進(jìn)行逐一連接，連接時(shí)，當(dāng)電路突然恢復(fù)正常運(yùn)作時(shí)，即可判斷當(dāng)前連接部位為斷路部位。需要注意的是，在使用該方法對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行檢查維修時(shí)，維修人員必須嚴(yán)格遵守相關(guān)操作規(guī)定，在保證自身安全的前提下才可開(kāi)展工作。

2 金屬冶煉電力設(shè)備常見(jiàn)故障和解決措施

2.1 變壓器故障

金屬冶煉電力設(shè)備所用變壓器在運(yùn)行上有其自身特點(diǎn)?，F(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，由于冶金企業(yè)數(shù)量與規(guī)模逐漸增多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為激烈。為保證自身發(fā)展優(yōu)勢(shì)，冶金企業(yè)必須從生產(chǎn)技術(shù)與管理手段上進(jìn)行創(chuàng)新改革，運(yùn)營(yíng)成本大幅提升，導(dǎo)致企業(yè)成本管理壓力較大。對(duì)此，不少企業(yè)選擇縮減變壓器運(yùn)行規(guī)模，并停運(yùn)部分備用變壓器，同時(shí)提高剩余變壓器運(yùn)行負(fù)載率，以滿(mǎn)足正常生產(chǎn)需求。數(shù)量的減少導(dǎo)致變壓器負(fù)載率大幅提升，實(shí)際運(yùn)行時(shí)極易滿(mǎn)載，造成短時(shí)超載現(xiàn)象，使設(shè)備發(fā)生故障。如將電弧爐插入電極時(shí)，變壓器負(fù)荷會(huì)瞬間從空載轉(zhuǎn)為滿(mǎn)負(fù)荷甚至是超負(fù)荷，電磁力巨大變化下，變壓器線(xiàn)圈可能會(huì)發(fā)生形變，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生各種短路情況。由此可見(jiàn)，目前大部分金屬冶煉企業(yè)所用電力設(shè)備的變壓器，運(yùn)行環(huán)境惡劣，故障概率較高。為提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低設(shè)備故障率、提升生產(chǎn)質(zhì)量，必須保證變壓器平穩(wěn)運(yùn)行。因此，相關(guān)人員需定期檢查試驗(yàn)設(shè)備所用變壓器，及時(shí)解決其存在的問(wèn)題，為設(shè)備安全提供保障。變壓器試驗(yàn)常規(guī)項(xiàng)目，根據(jù)檢查重點(diǎn)和方向的不同，分為針對(duì)變壓器油、繞組直流電阻、繞組絕緣電阻及線(xiàn)圈變形等多個(gè)部分的試驗(yàn)項(xiàng)目。其中，線(xiàn)圈變形試驗(yàn)是近些年冶金企業(yè)不斷總結(jié)規(guī)范的重點(diǎn)試驗(yàn)項(xiàng)目。

線(xiàn)圈變形是導(dǎo)致變壓器短路的主要誘因。通常情況下是因線(xiàn)圈無(wú)法承受過(guò)大電磁力，從而導(dǎo)致其發(fā)生形變，進(jìn)而造成匝間短路。對(duì)此，維修人員可以通過(guò)線(xiàn)圈變形試驗(yàn)，來(lái)有效判斷變壓器線(xiàn)圈內(nèi)部繞組是否存在異常。首先，相關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行線(xiàn)圈變形試驗(yàn)的變壓器，其變壓?jiǎn)挝槐仨毐３衷?10kV 及以上，且試驗(yàn)周期不得超過(guò)6 年。目前多數(shù)金屬冶煉企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備所用的都是35kV 電壓等級(jí)的變壓器，在負(fù)荷時(shí)變動(dòng)較大，極易發(fā)生繞組變形故障。35kV 變壓器所帶負(fù)荷短路時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行線(xiàn)圈變形試驗(yàn)，及時(shí)排查線(xiàn)圈存在的問(wèn)題，避免因線(xiàn)圈變形導(dǎo)致變壓器運(yùn)行故障。線(xiàn)圈變形試驗(yàn)主要是對(duì)變壓器絕緣電阻和繞組直流電阻進(jìn)行檢查試驗(yàn)。以某冶金企業(yè)電力設(shè)備35kV變壓器線(xiàn)圈變形試驗(yàn)為例，變壓器故障后，工作人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試其絕緣電阻和繞組直流電阻均無(wú)異常，而油色譜化驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)乙炔和鈷元素超標(biāo)，這說(shuō)明變壓油曾因變壓器內(nèi)部放電而產(chǎn)生分解，工作人員通過(guò)觀察變壓器高壓線(xiàn)圈變形試驗(yàn)的頻響曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部繞組變形嚴(yán)重導(dǎo)致變壓器短路[3]。

2.2 供電線(xiàn)路故障

金屬冶煉供電線(xiàn)路規(guī)劃時(shí)，應(yīng)全面考量包括供電環(huán)境、線(xiàn)路防護(hù)措施以及視覺(jué)效果等綜合性因素。通常情況下，出于對(duì)工作效率與隱秘性的考慮，冶金企業(yè)多選擇地下供電。由于冶金企業(yè)供電線(xiàn)路無(wú)須修理，因此，供電線(xiàn)路的規(guī)劃重點(diǎn)在于對(duì)電纜安裝環(huán)境的穩(wěn)定控制，尤其是鋪設(shè)環(huán)境安全性及溫度的恒定性，這是確保其長(zhǎng)期運(yùn)行的基礎(chǔ)。地下供電線(xiàn)路布置種類(lèi)繁多，一旦遇到突發(fā)的線(xiàn)路故障或事故，由于其復(fù)雜性和隱蔽性會(huì)使維修工作變得相當(dāng)棘手。維修人員需熟練應(yīng)對(duì)這類(lèi)情況，以確保電力供應(yīng)的連續(xù)性，保障生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行。

2.3 控制線(xiàn)路和設(shè)備故障

金屬冶煉的電路管理依賴(lài)于軟件驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化，通過(guò)程序控制可以使精密操作的執(zhí)行變得輕而易舉，大幅提升了電力設(shè)備的操作便捷性和故障判斷效率。在實(shí)際控制中，環(huán)境因素如噪音、信號(hào)波動(dòng)以及溫度變化等，都可能對(duì)控制系統(tǒng)構(gòu)成干擾。這導(dǎo)致控制線(xiàn)路在設(shè)計(jì)與運(yùn)行時(shí)，所需零部件繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，冶金企業(yè)必須預(yù)先做好充足的庫(kù)存準(zhǔn)備[4]。

一般情況下，企業(yè)控制線(xiàn)路和設(shè)備故障主要?dú)w因于兩類(lèi)。一方面，斷路器誤操作。部分企業(yè)存在動(dòng)力電源接入錯(cuò)誤的情況，電源投入時(shí)間節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤會(huì)直接導(dǎo)致控制線(xiàn)路負(fù)荷過(guò)大，從而出現(xiàn)超載短路現(xiàn)象。電力和控制電路是電力設(shè)備的核心組成部分，工作人員在檢修完畢后，必須確保繼電器和開(kāi)關(guān)處于穩(wěn)定狀態(tài)，才能安全地接入電源，以保證控制線(xiàn)路與設(shè)備的安全性。另一方面，工作人員忽視了電容對(duì)控制器的影響。在控制線(xiàn)路運(yùn)行期間，繼電器可能會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性下降的情況，這時(shí)需依靠傳感器遠(yuǎn)程控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止和運(yùn)轉(zhuǎn)。若控制線(xiàn)路附近存在交流電源線(xiàn)路，所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓會(huì)影響到控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作。對(duì)此，工作人員應(yīng)將電容器放置于控制線(xiàn)路負(fù)載側(cè)，以減少控制線(xiàn)路電流損耗與壓降；同時(shí)還可以利用安裝如電流互感器、電壓表等監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制線(xiàn)路運(yùn)行狀況，對(duì)其中存在的異常情況及時(shí)采取針對(duì)性措施，以此來(lái)加強(qiáng)對(duì)控制線(xiàn)路的保護(hù)；在電容器選擇方面，技術(shù)人員應(yīng)充分考慮電容對(duì)控制線(xiàn)路的影響，盡量選擇質(zhì)量好、損耗低的電容器，減少電容器自身能量損耗的同時(shí)，降低控制線(xiàn)路總消耗；此外，電容器布置完成后，相關(guān)工作人員應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時(shí)更換其中老化或損壞失靈的電容器，以確保控制線(xiàn)路的穩(wěn)定性。

2.4 電動(dòng)機(jī)故障

電力設(shè)備電動(dòng)機(jī)故障，主要分為滑環(huán)碳刷火花故障與發(fā)熱故障兩種。其中，電動(dòng)機(jī)滑環(huán)碳刷火花故障的復(fù)雜性，主要源自冶金企業(yè)電氣系統(tǒng)的多方面因素。不同電力設(shè)備內(nèi)部壓簧的品質(zhì)不同導(dǎo)致其承載力和耐用度存在較大差異，進(jìn)而影響到滑環(huán)和碳刷之間的電阻平衡，引發(fā)火花故障。電力設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致滑環(huán)碳刷磨損形成大量塵埃積累，加劇了火花故障的發(fā)生。電力設(shè)備局部碳刷過(guò)熱但未被及時(shí)察覺(jué)，可能會(huì)對(duì)整個(gè)金屬冶煉流程的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，使企業(yè)遭受重大經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，冶金企業(yè)電氣系統(tǒng)應(yīng)對(duì)設(shè)備所用部件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一。在更換電動(dòng)機(jī)卡簧時(shí)，必須使用同型號(hào)卡簧替換，并進(jìn)行壓力測(cè)試，確保所有碳刷對(duì)集電環(huán)施加壓力一致。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)碳刷電阻值控制，保證所有碳刷電阻一致。每日全面檢查碳刷與滑環(huán)接觸狀況，新更換碳刷必須經(jīng)過(guò)充分研磨，確保其與滑環(huán)接觸面積至少占7 成，并確?；顒?dòng)順暢且在規(guī)定的范圍內(nèi)。

金屬冶煉具有一定復(fù)雜性，需依賴(lài)多種電力設(shè)備協(xié)同工作，由于所用電力設(shè)備種類(lèi)繁多，其故障同樣具有多種表現(xiàn)形式。首先是電動(dòng)機(jī)電壓異常。想要確保電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)電壓實(shí)行精準(zhǔn)控制。如果電壓過(guò)高，轉(zhuǎn)子電流驟增，極易導(dǎo)致繞組過(guò)熱，進(jìn)而加速電機(jī)的老化和損耗。反之，若電壓過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，使其運(yùn)行效率大幅下降。金屬冶煉需要電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，極易使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，運(yùn)行過(guò)程中的電力消耗轉(zhuǎn)化為熱能，會(huì)使電機(jī)頻繁持續(xù)地處于高溫狀態(tài)，加劇了其老化和損壞的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)電力設(shè)備中電動(dòng)機(jī)過(guò)熱故障，冶金企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)提升維修人員維修管理水平。技術(shù)人員需定期進(jìn)行設(shè)備檢查和維護(hù)，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，密切關(guān)注設(shè)備自動(dòng)斷電情況，一旦發(fā)生突然跳閘情況，應(yīng)迅速排查問(wèn)題原因，進(jìn)行修復(fù)，并及時(shí)向調(diào)度部門(mén)報(bào)告。對(duì)于電動(dòng)機(jī)異常升溫問(wèn)題，技術(shù)人員應(yīng)采取有效的冷卻策略，通過(guò)通風(fēng)和制冷設(shè)備，將電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的大量熱量及時(shí)處理，以保持工作環(huán)境的適宜溫度。

2.5 繼電保護(hù)故障

繼電保護(hù)故障多源于電流互感器性能受限或開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)備選擇不當(dāng)。隨著我國(guó)電力需求的不斷攀升，部分地區(qū)配電網(wǎng)負(fù)載壓力增大，電流過(guò)載現(xiàn)象頻發(fā)，導(dǎo)致電流互感器因電流超限而飽和情況時(shí)常發(fā)生，從而對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

針對(duì)因電流過(guò)載而引發(fā)的繼電保護(hù)故障，首要解決策略是提升電抗器的阻抗性能，采用合理有效的電抗器以抑制短路電流。對(duì)于短路故障，應(yīng)立即實(shí)施相應(yīng)保護(hù)策略，迅速隔離故障區(qū)域，中斷電流路徑。同時(shí)，企業(yè)應(yīng)強(qiáng)化對(duì)繼電保護(hù)裝置的日常巡檢和維護(hù)工作，提前排除潛在故障隱患；加強(qiáng)人員培訓(xùn)，確保相關(guān)技術(shù)人員可以全面理解繼電保護(hù)裝置工作原理、操作流程及故障處理技巧，并定期組織應(yīng)急演練，提升其快速響應(yīng)和處置故障的能力。此外，還需結(jié)合實(shí)際需求與市場(chǎng)環(huán)境變化，適時(shí)更新和優(yōu)化繼電保護(hù)裝置，提升其穩(wěn)定性和安全性。通過(guò)這些綜合性管理措施，企業(yè)能夠有效地應(yīng)對(duì)金屬冶煉工作中的繼電保護(hù)故障問(wèn)題，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

保證電力設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，是冶金企業(yè)金屬冶煉工作開(kāi)展的基礎(chǔ)。設(shè)備故障不僅會(huì)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)造成影響，還在一定程度上對(duì)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程形成阻礙。因此，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)，及故障排查解決工作的重視程度。分析并掌握設(shè)備不同維修與檢查方法，深入了解其常見(jiàn)故障原因，并及時(shí)調(diào)整工作流程，制定出針對(duì)性應(yīng)對(duì)策略，保證企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)正常開(kāi)展的同時(shí)，為冶金行業(yè)整體發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。