高扬程泵站机电设备故障诊断与处理研究_王有泽.pdf

2023年第1期新 疆 有 色 金 属高扬程泵站机电设备故障诊断与处理研究王有泽（甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃景泰 730400）摘要：高扬程泵站机电设备能够为水利工程运转提供稳定充足的动力能源。本文以某高扬程泵站中的励磁系统为例，分析该系统现阶段所存在的主要故障问题，随后探讨改造与处理后的励磁系统特征和运行情况，以供参考。关键词：机电设备；高扬程泵站；故障诊断；分析处理0 前言高扬程泵站中应用的机电设备与其他种类的机电设备相比，在实际应用中对于运行安全性与具体功能性等要求更为严格，因此在实际管理维护的过程中需要相关人员加强管控力度，以确保机电设备故障诊断与处理工作能够符合相关工作需求。高扬程泵站具有流量较大、能耗较高以及扬程较高等特性，如果使用传统的机电设备管理手段，不仅无法有效解决现存管理问题，同时还会导致不良现象发生，因此，对高扬程泵站机电设备故障分析与诊断方法进行科学研究十分必要。1 工程概况及故障分析1.1 工程概况某水利电力工程位于我国甘肃省中部地区，是甘肃省内首次建设的大型电力提灌工程，具有高扬程、多梯级以及大流量等特点。该泵站总装机容量为11.86万kW。公司于1980年投入使用，共装有两级单抽离心专用黄河水泵sh-9四台，同步电机8台，扬程 105米。本文介绍了上海电力公司 KGLF11励磁设备的励磁控制方案。但是，随着使用年限的增加，励磁设备的元件老化、故障增多，技术水平也相对落后，这在一定程度上对抽水站的安全运行造成了威胁。由于原励磁设备运行时间长，部件老化，缺陷增多，对设备的安全运行造成了很大的影响。1.2 故障分析重要表现以下几点故障：（1）没有可靠的失步防护，无法保证电动机的正常工作。（2）异步传动性能不佳，无法适应重型汽车的启动性能。导致电动机启动时会出现较大的脉冲振动。（3）抗干扰性低、工作不稳、消磁电阻器常常发烫，从而对其他电器电路造成不利的后果1。（4）设备的启动时机不准确，尤其是提前投入对电机造成很大的损害，使其无法拉出同步运转，并且在启动之前需要用示波器来调节。工作流程就更复杂了。（5）由于主回路的整流器选用的备用因子较少，负载容量较低，容易损毁，维护困难。（6）器件的控制线路不稳定，板片是离散的，具有较大的离散度和较大的温度漂移。由于触发脉冲太短，导致整流器件的启动失效，从而导致了主回路的脱相丢频操作。严重时会发生带电故障。2 励磁系统的改造在进行了市场调查和与生产厂商的磋商后，根据该厂的具体条件，确定了一个新的励磁装置。KLAF 系列采用陕西科创电器股份有限公司研制KLAF-800/130全数字励磁设备，利用三相全控桥整流电路，对转子转速、频率进行测量，通过隔离器将其分离后送入微电脑控制，每个系统由电脑控制，控制投励，灭磁，倒相，欠压，弱流，电机失步；冷却系统故障，快速熔毁（零件）等防护2。KLAF系列机组为2个机箱，机箱是一个电源，共有3个 MU类型的模组和一个控制器；另外一台是消磁和过电压保护的机箱，它包括灭磁开关、氧化锌阀板吸附环和德国西门子的触点开关等。3 励磁系统改造后特征分析3.1 灭磁装置消磁器采用了当今世界上最尖端的固定方法（都是西门子公司的产品），避免了以往使用晶闸管时易损坏、检查复杂等问题。该设备由传感器、通讯接口、智能检测单元和相应的输入输出接口电路组DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2023.01.038942023年第1期新 疆 有 色 金 属成。主要包括：（1）采用CAN总线与控制室、电源柜相连接，使其能够进行双向、高速度的数据传送。（2）测试智能录波，它可以实现对激励电压和磁场的实时采集，并可以将采集到的磁场信号进行串行传输。（3）对灭磁设备的工作状态进行实时的展示，其包括了开关机的励磁电压、励磁电流、转子的温度、开关机工作的次数、断路器工作的数量等。（4）开关动作计数和晶闸管动作计数3。（5）采用单片机的数码控制器，与电机的主开式联动，可实现对启动和停止的逆变器的直接控制，不能完全依靠电阻器的释放。（6）对励磁电流和励磁电压的测试，并对电机的线圈进行了温度的计算；采用隔离器和微机对电机的数字信号进行数字运算，实现对电机的投励，使其投励准确可靠。3.2 功率柜高标准的电源箱，具有 60秒的强力工作时间。各电力箱分别设置在一个机柜内，其通风管道及制冷装置均为强制风冷负压通风。在不增加电缆、串电抗器、元件选配等其他方法的情况下，实现了均匀电流的98%。对电力柜状态进行了全方位的监控，其中包含了风量、桥臂是否断流、单桥输出等；电源箱的投切、风机的开关的智能化；电力箱状态的智能化显示，消除了传统的仪表和指示器。通过电力箱的智能化控制，实现了对风扇的开闭开关。通过现场总线技术将电源箱和稳压器连接起来，使系统的信息传递更加智能。电力柜的检测、控制和显示均实现了智能控制。3.3 调节器该稳压器具有自动检测、灭磁、逆变、投励等多种作用，使其具有0.1%的励磁准确度和100%的成功率。该控制器是一个完整的三路、两个模块的冗余度系统，它具有多个CPU，分工协作，处理能力强，合理可靠。经过全国EMC测试，功能强劲，除了传统的电压调节阀具有的各种特性，它还具有智能封脉冲、有功补偿、无功补偿、辅助调试和测试等功能；系统电压跟踪，故障记录和记录功能，自动跟踪；智能化的探测和自动切换，容错控制，动态均衡（已经获得国家发明）等4。多 CPU 的工作方式，是由多台CPU共同工作，各自负责，并进行合理的工作。每个CPU都可以充分利用自己的能力，强大的运算能力，强大的外部接口资源，强大的周边支撑软硬件，简单的编程。3.4 系统本系统各部分均具有智能化的传输与试验功能，具有智能化的控制、显示、监测等功能。具备远程诊断、系统诊断、错误记录、软件校验、回溯功能。使用了一个现场总线，可以有效地进行励磁系统的内部控制与数据传输，这样既节约了柜旁线、端子、隔离器件等，又节约了设备的安装和维修成本，实现了对设备的全面集中，提高了设备的操作稳定性和技术水准。这个体系中的每一个部件都是一体的，不但包括稳压器，还有电源箱和消磁箱。4 改造处理后的励磁装置运行情况经过多次试验，该设备在不同的季节中状态良好，性能稳定。采用光束数字显示系统，操作更具可视化；S7-226单片机控制系统采用西门子单片机进行数据的稳定分析；台湾台达的触摸屏幕，只需一指就能完成作业和查阅；施耐德转播设备可以减少设备搬运时的无谓麻烦；通过 MU部件的输入，确保主板的工作顺畅；采用德国西门子的超级零去磁系统，在磁场控制方面的应用，避免了电机在启动、停机期间出现过电压，造成装置的损伤，并增加了消磁部件的可靠度。该励磁控制装置能够与机组的自动监测装置实现良好的通讯、配合，为满足监控需求，提高了机电一体化的自动化水平，并可实现现场数据的实时传递。5 结论在水利水电工程运行过程中，必须保证机电设备的运行安全性与稳定性，充分落实故障诊断与处理工作。利用先进故障诊断技术对机电设备常见故障进行分析判断，以此加强泵站实际运行效率与运行质量。参考文献：1杨同文.泵站机电设备运行存在的主要故障及其应对方法J.长江技术经济，2022，6（S1）:86-88.2刘圣亚，孟玮，程旺.故障树分析法在泵站机电设备故障诊断及预防中的应用J.工程技术研究，2020，5（21）:119-120.3李明.泵站机电设备运行和维护管理分析J.中国设备工程，2021（15）:53-54.4张希俊.水利泵站机电设备的安装与检修方法分析J.集成电路应用，2022，39（04）:246-247.收稿：2022-05-3095