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化工企业生产能力是由各种设备形成的,是企业生产重要的技术基础。为使企业创造安全、稳产的良好环境,最终实现企业效益最大化,必须加强企业设备管理现代化。设备管理是一门科学,在设备运转的一生中,大体分为设备运行的初级阶段,正常投产中期运行阶段和连续运转后期三个阶段。设备在每次进行大修或中修后,也同样存在以上三个阶段的过程,经多年的实践和管理经验,每个阶段故障发生和预防又都具有其规律性和特点。
2化工设备故障发生规律分析
2.1投运初期故障的产生
设备经安装,最初投入运行后,虽已经过技术鉴定和验收,但初期故障总是不同程度的反映出来,少则一个月,多则几个月,甚至一年,其表现为:
设备内在质量方面:如设备的设计结构和性能,零部件加工、材料的选用缺陷,操作人员对设备、结构、性能、特点的认识掌握和认知程度,以及现场操作人员误操作导致设备故障。装质量方面:设备安装质量是企业内技术管理、人员素质、综合效能、计量检测手段等诸多因素的综合反映。要注重设备安装人员的素质和实践经验,这是预防初期设备故障的重要环节。
工艺布置上的缺陷:由于布局不合理,它可能导致设备有形磨损的加快发展而造成设备故障;有些时候因工艺上的问题使设备的工作性能和环境发生变化,也可导致设备严重损坏,这样的实例发生过多次。工作人员技术不熟练:现场操作设备基本的“四懂三会”没掌握,甚至不按规程操作,也是导致设备投产初期易出现故障的原因之一。产生这类故障的原因往往是由于误操作或违章的行为造成。
2.2设备正常运转中期的故障因素
在设备运行过程中,零部件经过一段磨合期后,初期故障已基本排除,现场操作人员水平也逐步提高,并且基本掌握了每台设备的特性、原理和性能,故障率明显降低,即便如此,设备的运行还会出现新的问题,例如:
故障易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上,因每台设备所有静、动零部件密封、轴承等磨损件都具有使用周期和寿命,运行中的中期设备已逐步接近此项指标。经过停车检修而更换的零部件之后,有些不配套、不稳合、尚处在磨合期,或发生装配错误,也会导致设备故障,甚至带病运行,这类故障也多处发生。日常维护保养不及时或工作质量差,甚至异物不慎掉入设备内,造成突发性事故,缩短设备检修周期。一味追求高产,常时间超负荷、超温、超压临界状态下工作,也是导致设备出故障原因之一,有时还酿成设备事故。设备运行初期不易暴露的设备缺陷,经过一段时间运行后,有可能在运行中期暴露出来,诸如非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损、先天性缺陷的故障等等。
以上故障现象中,值得注意的是,故障发生除自身原因以外,人为因素占有较大的因素。建立必要的运行档案和维修台帐,将各类故障原因消除在萌芽状态,保证长周期安全、稳定的运行系统。
2.3设备运转后期常发生故障
化工生产设备的运转后期进入了故障多发期,一方面设备经多年的运行和多频次大、中、修的过程,零配件换件较多,如果检修水平跟不上或检测手段缺乏,加之主体周期性的运行磨损,设备已不能达到设计出力的水平,另一方面长期处于运行状态下的设备,各部位间隙和损耗,即使是不常维修的零件,也因老化和疲劳而降低运行效率。这期间综合效能的降低,除磨损、老化现象凸显以外,机器各方面不确定的故障现象也多处发生,维修频率、耗材成本不断增加,甚至将考虑大修、更新或报废。
3故障预防及维修控制措施分析
3.1故障预防及维修的技术基础
预防及维修的技术基础是设备状态监测和故障诊断技术。即在机器运行时对各个部件进行状态监测,掌握机器的状态,根据生产需要制定维修计划。它包含的内容比较广泛,诸如机械状态量(力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等)的监测,状态特征参数变化的辨识,机器发生振动和机械损伤时的原因分析、振源判断、故障防治,机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命的估计等,都属于机器故障诊断的范畴。
近年来,随着相关领域理论、方法研究的不断深入和发展,现代设备技术诊断学已逐步完善起来,特别是传感器技术、信号处理技术、计算机技术的发展,更为设备技术诊断学的发展奠定了坚实的基础。
目前,设备诊断技术划分了很多的分支,诸如振动诊断技术、无损检测技术、热温诊断技术、铁谱诊断技术、估算预测技术、综合诊断技术、诊断决策技术等。它们的实施包括几个主要环节:机械设备状态参数的监测;进行信号处理,提取故障特征信息;确定故障类型和发生部位;对确定的故障做防治处理和控制。
3.2应分步骤逐步实施
故障预防及维修的实施首先要求设备管理人员掌握尽量多的相关学科的基本理论和实用技术,成为掌握现代检测诊断技术的高级技术和管理复合型人才。这需要通过必要的理论和技术培训,更需要实践和经验的积累,是一个长期的过程。另一方面,实施方法和实用技术在各个企业有着不同的特点,都需要经过实践、总结、摸索和提高。因此,开展初期应分步骤有选择地进行,在有一定经验的基础上再逐步推广。
3.3应按装置和设备的作用和影响程度,划分级别,作好实施规划
依据企业生产特点、设备重要程度和监测代价对设备确定恰当的监测方式、检测部位、监测周期。对不同设备实行不同等级和内容的预防维修措施。一般情况下,按设备对生产量、产品质量、产品成本、维修工作计划、相邻工序、安全与环保、维修费用等的影响程度确定其重点。再按重点划分不同的管理等级,按等级制定不同的标准。
除了上述重点原则外,作为设备管理或维修管理中的手段,利润原则和例外原则等管理手段同样适用,围绕故障预防及维修还要相应制定各种严格的作业标准,包括工艺顺序、试验检查标准、维修标准、更换标准及费用标准。
3.4故障预防及维修技术实施控制
在技术实施方面,涉及到各类机电设备的原理、结构、运行条件、性能,各类测试技术,信号处理技术,监测诊断技术,信息的组织管理技术和计算机软硬件技术等多学科的综合技术,因此它是一个复杂的动态系统,要根据各种信息作出决策,进行总体平衡,从而达到从规划、实施、监测、信息反馈、分析到总结归档的全过程管理。这样一个技术实施要有全面人才的管理做基础,通过一个完整的组织机构做保障,对于一个大型企业,面对成千台设备可以实现维修科学化、费用经济化。同时设备诊断技术必须在设备寿命周期的全过程中发挥作用。也就是说,如果仅仅是在设备寿命周期的全过程中的某一个特定时间,或只抓住某一个特定的故障和异常,就想作出对症的诊断是困难的,或者不能取得实质性的效果。因此,要依据设备的综合管理理论,把设备的全过程作为诊断技术的应用范围。
结论
化工企业生产能力是由各种设备形成的,是企业生产重要的技术基础。对设备初期故障如设备内在质量方面、安装质量方面、工艺布置上的缺陷、工作人员技术不熟练设备;正常运转期故障如易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上,更换的零部件之后,有些不配套,日常维护保养不及时或工作质量差,常时间超负荷、超温、超压临界状态下工作非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损;设备运转后期常发生故障如因老化和疲劳而降低运行效率进行了分析。
阐述了化工设备故障诊断可靠性分析方法:故障树的建造、故障树的定性分析、故障树的定量计算。并对故障预防及维修的技术基础,分步骤逐步实施,按装置和设备的作用和影响程度实施,故障预防及维修技术实施控制等进行了研究。
参考文献
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[5]秦宇,蒋祖炎.开展设备故障分析的一点体会[J].中国设备工程,1991,(12).
[6]程雨茂基于模糊故障树分析方法的化工成套设备可性评估[硕士学位论文].河北工业大学,2007
论文摘要:针对高压电缆接头故障进行综析,并就各类原因提出改进措施和防范对策。
一、前言
在铁路供电网路中交联电缆接头状况,对供电安全是非常重要的。经实际运行证明,在大多数情况下是可以随电缆长期等效使用的。交联电缆由于载流能力强,电流密度大,对导体连接质量要求就更为严格。对接头所要求机械的电气的条件越来越高,特别是输配电电缆,各种接头将经受很大的热应力和较长持续时间的短路电流的影响。
所以,交联电缆附件也不是附属的,更不是次要的部件,它与电缆是同等重要,是必不可少的部件,也是与安全运行密切相关的关键产品。
二、交联电缆接头故障原因综析
交联电缆接头故障原因,由于电缆附件种类、形式、规格、质量以及施工人员技术水平高低等因素的影响,表现出不同的现象。另外,电缆接头运行方式和条件各异,致使交联电缆接头发生故障的原因各不相同。交联电缆允许在较高温度下运行,对电缆接头的要求较高,使接头发热问题就显得更为突出。接触电阻过大,温升加快,发热大于散热促使接头的氧化膜加厚,氧化膜加厚又使接触电阻更大,温升更快。如此恶性循环,使接头的绝缘层破坏,形成相间短路,引起爆炸烧毁。由此可见,接触电阻增大、接头发热是造成电缆故障的主要原因。造成接触电阻增大的原因有以下几点:
1、工艺不良。主要是指电缆接头施工人员在导体连接前后的施工工艺。
2、连接金具接触面处理不好。无论是接线端子或连接管,由于生产或保管的条件影响,管体内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在,这些不为人们重视的缺陷,对导体连接质量有着重要影响。特别是铝表面极易生成一层坚硬而又绝缘的氧化铝薄膜,使铝导体的连接要比铜导体的连接增加不少难度,工艺技术的要求也要高得多。不严格按工艺要求操作,就会造成连接处达不到规定的电气和机械强度。实际运行证明,当压接金具与导线的接触表面愈清洁,在接头温度升高时,所产生的氧化膜就愈薄,接触电阻Rt就愈小。
3、导体损伤。交联绝缘层强度较大剥切困难,环切时施工人员用电工刀环剥,有时用钢锯环切深痕,因掌握不好而使导线损伤。在线芯弯曲和压接蠕动时,会造成受伤处导体损伤加剧或断裂,压接完毕不易发现,因截面减小而引起发热严重。
4、导体连接时线芯不到位。导体连接时绝缘剥切长度要求压接金具孔深加5mm,但因零件孔深不标准,易造成剥切长度不够,或因压接时串位使导线端部形成空隙,仅靠金具壁厚导通,致使接触电阻Rt增大,发热量增加。
5、压力不够。现今有关资料在制作接头工艺及标准图中只提到电缆连接时每端的压坑数量,而没有详述压接面积和压接深度。施工人员按要求压够压坑数量,效果如何无法确定。不论是哪种形式的压力连接,接头电阻主要是接触电阻,而接触电阻的大小与接触力的大小和实际接触面积的多少有关,还与使用压接工具的出力吨位有关。
6、压接机具压力不足。压接机具生产厂家较多,管理混乱,没有统一的标准,有些机械压钳,压坑不仅窄小,而且压接到位后上下压模不能吻合;还有一些厂家购买或生产国外类型压钳,由于执行的是国外标准,与国产导线标称截面不适应,压接质量难以保证。
7、连接金具空隙大。现在,多数单位交联电缆接头使用的连接金具,还是油纸电缆按扇型导线生产的端子和压接管。从理论上讲圆型和扇型线芯的有效截面是一样的,但从运行实际比较,二者的压接效果相差甚远。由于交联电缆导体是紧绞的圆型线芯,与常用的金具内径有较大的空隙,压接后达不到足够的压缩力。接触电阻Tt与施加压力成反比,因此将导致Rt增大。
8、产品质量差。假冒伪劣金具不仅材质不纯,外观粗糙,压后易出现裂纹,而且规格不标准,有效截面与正品相差很大,根本达不到压接质量要求;在正常情况下运行发热严重,负荷稍有波动必然发生故障。
9、截面不足。以ZQ-3×240油纸铜芯电缆和YJV22-3×150交联铜芯电缆为例,在环境温度为25℃时,将交联电缆与油纸电缆的允许载流量进行比较得出的结论是:ZQ2一3×240油纸铜芯电缆可用YJV22-3×150交联铜芯电缆替代。因为YJV22-3×150交联电缆的允许载流量为476A;而ZQ2-3×240油纸电缆的允许载流量为420A还超出47A。如果用允许载流量计算,150平方毫米交联电缆与240平方毫米油纸电缆基本相同,或者说150平方毫米交联电缆应用240平方毫米的金具连接才能正常运行。由此可见连接金具截面不足将是交联电缆接头发热严重的一个重要原因。
10、散热不好。绕包式接头和各种浇铸式接头,不仅绕包绝缘较电缆交联绝缘层为厚,而且外壳内还注有混合物,就是最小型式的热缩接头,其绝缘和保护层还比电缆本体增加一倍多,这样无论何种型式的接头均存在散热难度。现行各种接头的绝缘材料耐热性能较差,J-20橡胶自粘带正常工作温度不超过75℃;J-30也才达90℃;热缩材料的使用条件为-50~100℃。当电缆在正常负荷运行时,接头内部的温度可达100℃;当电缆满负荷时,电缆芯线温度达到90℃,接头温度会达140℃左右,当温度再升高时,接头处的氧化膜加厚,接触电阻Tt随之加大,在一定通电时间的作用下,接头的绝缘材料碳化为非绝缘物,导致故障发生。
三、技术改进措施
综上所述增加连接金具接点的压力、降低运行温度、清洁连接金属材料的表面、改进连接金具的结构尺寸、选用优质标准的附件、严格施工工艺是降低接触电阻Rt的几个关键周素。提高交联电缆接头质量的对策由于交联电缆接头所处的环境和运行方式不同,所连接的电气设备及位置不同,电缆附件在材质、结构及安装工艺方面有很大的选择余地,但各类附件所具备的基本性能是一致的。所以,应从以下几方面来提高接头质量:
1、选用技术先进、工艺成熟、质量可靠、能适应所使用的环境和条件的电缆附件。对假冒伪劣产品必须坚决抵制,对新技术、新工艺、新产品应重点试验,不断总结提高,逐年逐步推广应用。
2、采用材质优良、规格、截面符合要求,能安全可靠运行的连接金具。对于接线端子,应尽可能选用堵油型,因为这种端子一般截面较大,能减小发热,而且还能有效的解决防潮密封。连接管应采用紫铜棒或1#铝车制加工,规格尺寸应同交联电缆线芯直径配合为好。
3、选用压接吨位大、模具吻合好、压坑面积足、压接效果能满足技术要求的压接机具。做好压接前的截面处理,并涂敷导电膏。
4、培训技术有素、工艺熟练、工作认真负责,能胜任电缆施工安装和运行维护的电缆技工。提高施工人员对交联电缆的认识,增强对交联电缆附件特性的了解。研究技术,改进工艺,制定施工规范,加强质量控制,保证安全运行。
四、结束语
电子束炉按正常程序操作熔炼钽金属时,40KV高压电源突然断电,操作面板上出现报警显示:“HvTransformerBUCHHOLZ”(高压变压器瓦斯继电保护动作)。打开变压器的放气阀放气,报警消失,此时变压器能产生40kv直流电压,但高压既不能保持又不能带负载,2到3分钟后,同样的报警信号再次出现,变压器主回路电源断开,停止工作。
2故障检查
2.1变压器的外部检查
(1)检查油枕内和充油套管内油面的高度,发现油位正常,封闭处无渗漏油现象;
(2)检查变压器的响声,发现噪音稍大,但未有异常声音出现;
(3)检查变压器的绝缘套管及瓷瓶,未发现有破损裂纹及放电烧伤痕迹;
(4)检查一、二次母线,接头接触良好,不过热,外壳接地良好;
(5)检查呼吸器,气路畅通,硅胶的颜色为淡红色,吸潮未达到饱和。
2.2变压器负荷检查
(1)用钳形电流表测量变压器空载时一次绕组的三相空载电流,A相:IA=160.8A;B相:IB=55.8A;C相:IC=5.7A。
(2)故障发生时,用红外线测温仪测量变压器外壳不同区域的温度,温度为55℃左右,一分钟温升超过5℃。
2.3气相色谱分析检查
采集变压器本体油、瓦斯油、瓦斯气进行气相色谱分析检查,结果见表1。
本体油瓦斯油瓦斯气
氢11091710373350
氧211652119021345
一氧化碳21016528235
二氧化碳53011458570
甲烷309.53284.512659
乙烷38.5947.56592
乙烯535.511309.514516
乙炔380.339860.020725.0
总烃1264.019528.054492.0
表1油样气相色谱分析表
3故障现象及分析
变压器的故障一般分为电路故障和磁路故障。常见的电路故障有线圈绝缘老化、受潮,材料质量及制造工艺不良,二次系统短路引起的故障等。磁路故障常见的有硅钢片短路、穿芯螺丝与铁芯间的绝缘损坏以及铁芯接地不良引起的放电等。
3.1三相电流不平衡
当变压器二次绕组开路,一次绕组施加额定频率的额定电压时,一次绕组中的电流称空载电流I0。通常I0与额定电流IN的关系可表示为:
i0%=(I0/IN)*100=1-3%
该变压器的额定电流为577A,空载电流I0应在5.77A到17.3A之间,而实测的一次绕组三相空载电流IA=160.8A,IB=55.8A,IC=5.7A。三相电流极大的不平衡,初步推断为变压器绕组局部发生匝间和层间短路,产生很大的短路电流。
3.2变压器油温不断升高
油温不断升高可能由以下几个方面引起:
(1)涡流使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘破坏,铁损增大,油温升高;
(2)穿芯螺丝绝缘破坏后,与硅钢片短接,有很大的电流通过,使螺丝发热,油温升高;
(3)绕组局部发生匝间和层间短路,二次线路上有大电阻短路等,也会使油温升高。
3.3瓦斯继电保护动作
瓦斯保护是变压器的主要保护,它能监视变压器内部发生的大部分故障。继电保护动作的原因有以下几个方面:
(1)滤油、加油和冷却系统不严密,致使空气进入变压器;
(2)变压器内部故障、短路,产生少量的气体;
(3)保护装置二次回路故障。
外部检查未发现变压器有异常现象,应查明瓦斯继电器中气体的性质。从表1瓦斯气体中氢、一氧化碳、甲烷等可燃气体含量剧增,说明变压器内部有故障。气体颜色为灰色和黑色,有焦油味,则说明油因过热分解或油内层发生过闪络故障。
上述分析对变压器内的潜伏性故障还不能作出正确的判断,还需要结合气相色谱法判断:
从表1中可以看出氢、烃类含量急剧增加,而一氧化碳,二氧化碳含量增加也不大,这就表明了变压器裸金属方面及固体绝缘物(木质、纸、纸板)的过热性故障不存在;甲烷,乙烷,乙烯气体有所增加,而乙炔含量很高,这表明变压器内出现过电弧放电,使油分解而产生乙烷、乙烯和乙炔,可能为绕组匝间和层间短路放电性故障导致。为更加明确故障点,需要对变压器进行吊芯检查。
4吊芯检查与维修
拆开变压器,用20吨吊车吊出变压器芯部作如下检查:
(1)用万用表依次测量一、二次绕组每个线圈对地的绝缘情况,发现一次绕组U、V相线圈与地及铁芯接通,其他线圈绝缘良好。
(2)用万用表测量硅钢片间、穿芯螺丝与铁芯间的绝缘良好,铁芯接地良好。
(3)检查保护装置二次回路,将保护开关、保护线路及整流阻容作检查,全部良好。
通过检查与分析,断定变压器故障为一次绕组U、V相线圈绝缘层损怀,匝间短路放电、油过热分解使瓦斯继电保护动作,断开变压器主回路电源。联系变压器生产厂家德国MUNK公司,定购两组线圈,各种费用总计25万元人民币。更换两组线圈后,由国内变压器生产厂家对油进行过滤、干燥处理,对变压器芯部作24小时的烘干处理。安装调试后,变压器恢复正常工作。
5结束语
通过上述分析,可以发现变压器油样气相色谱分析报告中的氢、烃类含量急剧增加,乙炔含量很高,一次绕组空载电流不平衡,油温不断升高等现象。所有这些都说明变压器内部出现了绕组匝间和层间短路的放电性故障。本文介绍的故障检查与分析方法简单、实用、成本低廉,为单位节约资金约20万元,值得同行业用户借鉴。
关键词:110KV变电所10KV开关柜合主变差动保护故障实例
1110KV变电所10KV开关柜合
1.1基本情况
我局110KV变电所原有主变一台,容量为2万千伏安。35KV三回出线,10KV八回出线。其中10KV配电系统采用的开关型号为SN10-10II型少油断路器,配CD10型直流电磁操动机构。10KV线路配置了电流速断保护和过电流保护,10KV10#开关对城关大部分地区的负荷供电。
1.2现象
10KV10#开关,自89年投运后,运行情况较好。随着城关地区的负荷迅速上升,配变的容量不断增大。至九四年初,该开关出现拒合现象,即该开关在合闸时,发出连续的跳合声响,而后开关有时能合上,有时不能合上。运行人员开出“开关跳跃”的缺陷通知单,局领导要求生技部门组织人员进行消缺。
1.3原因分析
该该台开关出现的现象,对其定性分析如下:根据缺陷通知单的内容“开关跳跃”,对10KV10#开关的控制和保护回路进行了测试和检查,排除了“开关跳跃”的可能。若开关存在跳跃,首选线路存在永久性相间短路故障,再则控制开关的接点焊死或控制开关在合闸位置卡死,不能复位。这两个条件都满足的情况下“开关跳跃”才会出现。我们通过分析,这两个条件都不具备,帮排除“开关跳跃”的可能性。再次对该开关进行试验和检查,没有发现异常,继电保护人员再次对开关的控制和保护回路进行检查,也没有发现问题。但该开关在恢复运行时,拒合现象仍然存在。
通过仔细分析现场情况,发现该故障可能与保护装置动作有关。因为在开关拒合时,发现过流信号掉牌,但运行人员认为掉牌是因为开关柜(GG-1A)振动较大引起的(以前发现过类似现象)。为此,继保人员重新检查控制和保护回路,终于发现了10#开关的过流保护没有时限。过电流保护时间继电器的延时闭合常开接点没有接入回路,而把瞬动常开接点接入了回路。正、误电路如下图1、2所示。
把时间继电器接点改接后,开关恢复运行,一切正常,拒合现象消失。
开关虽然恢复了运行,但造成开关拒合的原因是什么呢?我们分析认为应该是开关合闸时的冲击电流。在该台开关刚投入运行时,虽然过电流保护回路接线错误,但由于该线路较短、负荷较小,合闸时的冲击电流启动不了过电流保护装置。但当城关地区的负荷不断增加,配变容量不断增大,开关合闸时的冲击电流也随之增大,当该电流增至能启动过流保护装置时,开关在合闸时保护动作,将开关跳开,出现开关拒合。但随着运行方式的改变,使合闸冲击电流减小,开关又能合上闸。当我们把回路改接后,定值虽然不能完全躲过合闸时的冲击电流,但从时限上,保护装置完全可以躲过该冲击电流。
1.4吸取的教训
10KV10#开关的拒合现象,几经努力,终于得到解决,同时也从中得到深刻的教训。
1.4.1运行人员素质需进一步提高,加强对问题的分析判断能力,要做到汇报准确。
1.4.2安装验收把关要严。
1.4.3继保人员在对装置作整组试验时方法不当,数次试验都没有发现异常,工作不到位。
2城关110KV变电所主变差动保护误动
2.1基本情况
城关110KV变电所是岳西县的枢纽变电所。一期工程上20000KVA主变一台,电压等级为110KV/35KV/10KV,35KV侧为单母线接线方式。10KV侧为单母线分段带旁路接线方式。为满足负荷增长的需要,于99年第四季度上二期工程,增加一台主变,其容易为10000KVA。主变保护采用南京自动化设备总厂生产的CST231型微机保护,35KV侧单独供一条线路运行。
2.2事故现象及原因分析
二期工程竣工后,于2000年5月29日投入主变试运行。合上主变110KV侧开关,主变空载运行二十四小时无任何异常现象,再投入35KV侧开关带线路运行时,主变差动保护运作。微机打印的事故报告显示,B相差动保护出口,动作值0.81,大于整定值0.8。
根据运行记录,主变差动保护动作时,其保护范围内未出现任何异常,经初步分析为CT极性接错。经检查证实极性接反,改正后再次投入主变110KV侧,35KV侧开关试运行(10KV侧不投)。当35KV侧所带负荷增加到约620KW时,差动保护发出差流越限告警信号。该信号是延时5秒发出,表明回路存在较大不平衡电流,其值已大于0.2A的告警整定值,怎么会出现如此大的不平衡电流?在差动保护范围内进行仔细测量和检查,均未发现任何问题。因此,对不平衡电流进行计算,如图3所示:
当P为额定负荷时,计算差动不平衡电流Ibp=0.01A<<0.2A。现当P=620KW时,关劳动能力不平衡电流Ibp就达到0.2A,判断可能是有关参数出错。为此,重新检查主变保护的定值输入情况,发现35KV侧差动平衡系数Kpm=1.39,该值是把35KV侧CT变比误认为是400/5造成的,而35KV侧CT实际变比为200/5。更正后,投入主变运行正常。
化工企业生产能力是由各种设备形成的,是企业生产重要的技术基础。为使企业创造安全、稳产的良好环境,最终实现企业效益最大化,必须加强企业设备管理现代化。设备管理是一门科学,在设备运转的一生中,大体分为设备运行的初级阶段,正常投产中期运行阶段和连续运转后期三个阶段。设备在每次进行大修或中修后,也同样存在以上三个阶段的过程,经多年的实践和管理经验,每个阶段故障发生和预防又都具有其规律性和特点。
2化工设备故障发生规律分析
2.1投运初期故障的产生
设备经安装,最初投入运行后,虽已经过技术鉴定和验收,但初期故障总是不同程度的反映出来,少则一个月,多则几个月,甚至一年,其表现为:
设备内在质量方面:如设备的设计结构和性能,零部件加工、材料的选用缺陷,操作人员对设备、结构、性能、特点的认识掌握和认知程度,以及现场操作人员误操作导致设备故障。装质量方面:设备安装质量是企业内技术管理、人员素质、综合效能、计量检测手段等诸多因素的综合反映。要注重设备安装人员的素质和实践经验,这是预防初期设备故障的重要环节。
工艺布置上的缺陷:由于布局不合理,它可能导致设备有形磨损的加快发展而造成设备故障;有些时候因工艺上的问题使设备的工作性能和环境发生变化,也可导致设备严重损坏,这样的实例发生过多次。工作人员技术不熟练:现场操作设备基本的“四懂三会”没掌握,甚至不按规程操作,也是导致设备投产初期易出现故障的原因之一。产生这类故障的原因往往是由于误操作或违章的行为造成。
2.2设备正常运转中期的故障因素
在设备运行过程中,零部件经过一段磨合期后,初期故障已基本排除,现场操作人员水平也逐步提高,并且基本掌握了每台设备的特性、原理和性能,故障率明显降低,即便如此,设备的运行还会出现新的问题,例如:
故障易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上,因每台设备所有静、动零部件密封、轴承等磨损件都具有使用周期和寿命,运行中的中期设备已逐步接近此项指标。经过停车检修而更换的零部件之后,有些不配套、不稳合、尚处在磨合期,或发生装配错误,也会导致设备故障,甚至带病运行,这类故障也多处发生。日常维护保养不及时或工作质量差,甚至异物不慎掉入设备内,造成突发性事故,缩短设备检修周期。一味追求高产,常时间超负荷、超温、超压临界状态下工作,也是导致设备出故障原因之一,有时还酿成设备事故。设备运行初期不易暴露的设备缺陷,经过一段时间运行后,有可能在运行中期暴露出来,诸如非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损、先天性缺陷的故障等等。
以上故障现象中,值得注意的是,故障发生除自身原因以外,人为因素占有较大的因素。建立必要的运行档案和维修台帐,将各类故障原因消除在萌芽状态,保证长周期安全、稳定的运行系统。
2.3设备运转后期常发生故障
化工生产设备的运转后期进入了故障多发期,一方面设备经多年的运行和多频次大、中、修的过程,零配件换件较多,如果检修水平跟不上或检测手段缺乏,加之主体周期性的运行磨损,设备已不能达到设计出力的水平,另一方面长期处于运行状态下的设备,各部位间隙和损耗,即使是不常维修的零件,也因老化和疲劳而降低运行效率。这期间综合效能的降低,除磨损、老化现象凸显以外,机器各方面不确定的故障现象也多处发生,维修频率、耗材成本不断增加,甚至将考虑大修、更新或报废。
3故障预防及维修控制措施分析
3.1故障预防及维修的技术基础
预防及维修的技术基础是设备状态监测和故障诊断技术。即在机器运行时对各个部件进行状态监测,掌握机器的状态,根据生产需要制定维修计划。它包含的内容比较广泛,诸如机械状态量(力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等)的监测,状态特征参数变化的辨识,机器发生振动和机械损伤时的原因分析、振源判断、故障防治,机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命的估计等,都属于机器故障诊断的范畴。
近年来,随着相关领域理论、方法研究的不断深入和发展,现代设备技术诊断学已逐步完善起来,特别是传感器技术、信号处理技术、计算机技术的发展,更为设备技术诊断学的发展奠定了坚实的基础。
目前,设备诊断技术划分了很多的分支,诸如振动诊断技术、无损检测技术、热温诊断技术、铁谱诊断技术、估算预测技术、综合诊断技术、诊断决策技术等。它们的实施包括几个主要环节:机械设备状态参数的监测;进行信号处理,提取故障特征信息;确定故障类型和发生部位;对确定的故障做防治处理和控制。
3.2应分步骤逐步实施
故障预防及维修的实施首先要求设备管理人员掌握尽量多的相关学科的基本理论和实用技术,成为掌握现代检测诊断技术的高级技术和管理复合型人才。这需要通过必要的理论和技术培训,更需要实践和经验的积累,是一个长期的过程。另一方面,实施方法和实用技术在各个企业有着不同的特点,都需要经过实践、总结、摸索和提高。因此,开展初期应分步骤有选择地进行,在有一定经验的基础上再逐步推广。
3.3应按装置和设备的作用和影响程度,划分级别,作好实施规划
依据企业生产特点、设备重要程度和监测代价对设备确定恰当的监测方式、检测部位、监测周期。对不同设备实行不同等级和内容的预防维修措施。一般情况下,按设备对生产量、产品质量、产品成本、维修工作计划、相邻工序、安全与环保、维修费用等的影响程度确定其重点。再按重点划分不同的管理等级,按等级制定不同的标准。
除了上述重点原则外,作为设备管理或维修管理中的手段,利润原则和例外原则等管理手段同样适用,围绕故障预防及维修还要相应制定各种严格的作业标准,包括工艺顺序、试验检查标准、维修标准、更换标准及费用标准。
3.4故障预防及维修技术实施控制
在技术实施方面,涉及到各类机电设备的原理、结构、运行条件、性能,各类测试技术,信号处理技术,监测诊断技术,信息的组织管理技术和计算机软硬件技术等多学科的综合技术,因此它是一个复杂的动态系统,要根据各种信息作出决策,进行总体平衡,从而达到从规划、实施、监测、信息反馈、分析到总结归档的全过程管理。这样一个技术实施要有全面人才的管理做基础,通过一个完整的组织机构做保障,对于一个大型企业,面对成千台设备可以实现维修科学化、费用经济化。同时设备诊断技术必须在设备寿命周期的全过程中发挥作用。也就是说,如果仅仅是在设备寿命周期的全过程中的某一个特定时间,或只抓住某一个特定的故障和异常,就想作出对症的诊断是困难的,或者不能取得实质性的效果。因此,要依据设备的综合管理理论,把设备的全过程作为诊断技术的应用范围。
结论
化工企业生产能力是由各种设备形成的,是企业生产重要的技术基础。对设备初期故障如设备内在质量方面、安装质量方面、工艺布置上的缺陷、工作人员技术不熟练设备;正常运转期故障如易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上,更换的零部件之后,有些不配套,日常维护保养不及时或工作质量差,常时间超负荷、超温、超压临界状态下工作非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损;设备运转后期常发生故障如因老化和疲劳而降低运行效率进行了分析。
阐述了化工设备故障诊断可靠性分析方法:故障树的建造、故障树的定性分析、故障树的定量计算。并对故障预防及维修的技术基础,分步骤逐步实施,按装置和设备的作用和影响程度实施,故障预防及维修技术实施控制等进行了研究。
论文关键词:化工设备故障;规律;预防措施
论文摘要:对化工设备故障发生规律必要性进行了分析,对化工设备投运初期的设备内在质量、安装质量、工艺布置,设备正常运转中期故障发生因素、设备运转后期常发生故障和规律进行了研究。阐述了化工设备故障诊断可靠性分析方法并提出了故障预防及维修控制措施。
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关键词:水轮电机转子;接地;故障分析
发电机在运行工作中,故障出现在所难免。因此,对其做到到位的修理维护是一项重要工作。由于水轮电机的使用老化,和一些其它有效的科学维护缺乏,使发电机本身遗漏故障或质量问题存在,都会发生出现水轮机转子接地故障问题。因此,合理掌握高效水轮电机维护,有力保障发电机快速、高效工作。
一、转子接地原因及可能后果
水轮发电机在正常的运行工作中,其转子不但要承受着电场的电压,而且还要承受电磁力和机械力。发电机的电磁力是把机械能转化为电能的过程必要实现,是由于发电机运行中的定子与转子间电磁感应形成的。转子承受着的电压主要是为了考验转子磁极绝缘耐受能力,离心力、以及有、无规律的振力和热应力属于发电机运行中的机械力。由于发电机转子经常性的维护修理不到位,或者平时的检修不彻底,和随着时间长久机器自身的老化等问题,导致发电机转子接地故障的出现。一般来说,发电机转子接地故障可能会有两种情况,首先是接地绝缘损坏。主要损坏原因是由绝缘受外力作用损坏而导致接地故障或者是由于发电机自身的年久失修老化而使绝缘电阻下降从而产生接地故障。其次,另外一种情况可能是由于外界物体引起的接地故障问题,如发电机转子上含有导体的一些物质或者赃物,也可能是转子上落入含有金属的导体,从而导致转子接地故障的出现。一般情况,我们可以参照接地的状态将接地情况分为两种,一种是不稳定状态的接地,另外一种是稳定状态的接地。又可以根据电阻的测量结果分为非金属性的接地和金属性接地两种。
二、转子接地部位的确认
切换转子回路绝缘监测装置,测量励磁回路对地电压,了解接地的程度、性质,分析可能接地原因等。确认接地存在后,适当转移机组负荷,尽快申请接地发电机停机,再进行后续检查处理。
1.对励磁回路进行检查
(1)询问是否由于转子回路上有人工作而引起,若是,要通知工作人员纠正。
(2)现场检查不是人为引起接地后,要申请停机进行检查。切开FMK灭磁开关,将转子直流回路分为可控硅整流到FMK开关的柜内部分和从FMK开关出口电缆到转子磁极的柜外部分。先检查灭磁开关柜、主整流柜及转子接地保护装置等处有无明显接地象征,必要时可根据电路功能结构再分割成各小块判断接地是否在整流柜内的某处。当排除柜内接地可能后,则进入柜外部分检查。
(3)检查转子碳刷、滑环等。若因滑环或励磁回路积污引起,可用干燥压缩空气进行吹扫,以恢复绝缘,直到绝缘电阻恢复正常为止。
三、找准转子接地点的测量方法
由于拆装转子磁极是一件既费时又费力的事,为了避免盲目地拆装磁极以提高检修效率,必须先用测量的方法找到准确的接地点。下面讨论找准接地点的测量方法。
(此“接地点”只限制于 “金属性接地点”;“接地电阻Rg=0。)如不是金属性接地,可采用合适、有用的方法将其转变成金属性接地。
(1)找出接地磁极。水轮发电机转子磁极可用一个带铁心的电感表示,发电机转子回路的等效电路图如(图1)所示。
(图1)
当确认是转子出现一点接地时,将发电机退出运行状态,在转子滑环上加一电压U,再分别测量正极对地电压U1和负极对地电压U2。假设发电机转子共有N个磁极,则接地点磁极计算方法如下:每个磁极电压ΔU =U/N;从与滑环正极连接的磁极算起,接地磁极号Nx=U1/ΔU;若Nx=5,则接地点可能落在#5、#6磁极间的连接点间及其附近;若Nx=5. 6,则接地点可能落在#6磁极上;其他依此类推。通过计算确认接地点磁极后,将该磁极吊出,进入下一步。
(2)找出磁极接地点。首先是认真检查是否有绝缘损坏,如有则确认该处为接地点,按照推论都能找到绝缘损坏处。如确实用外观检查法找不到,则可采用上面的测量推算法将接点范围缩小到线匝以内。原理和上面找磁极的原理相同,将磁极总个数N换成单个磁极总匝数n就可以了。
(3)修复接地点绝缘。
(4)测量单个磁极绝缘电阻,电阻合格,说明磁极接地检修完成。
(5)回装磁极,测量整个转子绝缘电阻,电阻合格,说明转子接地检修任务完成。在给转子加电压时,所加电压类型不同,实际上所得结果精度是有差别的。有条件时,在选用测量用电压表时最好是选用高精度电压表,同样有利于提高测量准确度。
关键词:挖掘机;维修;保养
随着科技的进步,现代挖掘机一般都采用了机电液一体化控制模式,我们在排除一些故障时,解决的多是发动机、液压泵、分配阀、外部负荷的匹配问题。一般在挖掘机作业中,这几方面不能匹配,经常会表现为:发动机转速下降,工作速度变慢,挖掘无力以及一些常见问题。
一、发动机转速下降
首先要测试发动机本身输出功率,如果发动机输出功率低于额定功率,则产生故障的原因可能是燃油品质差、燃油压力低、气门间隙不对、发动机的某缸不工作、喷油定时有错、燃油量的调定值不对、进气系统漏气、制动器及其操纵杆有毛病和涡轮增压器积炭。如果发动机输出动力正常,就需要查看是否因为液压泵的流量和发动机的输出功率不匹配。
液压挖掘机在作业中速度与负载是成反比的,就是流量和泵的输出压力乘积是一个不变量,泵的输出功率恒定或近似恒定。如果泵控制系统出现了故障,就不能实现发动机、泵及阀在不同工况区域负荷优化匹配状态,挖掘机从而将不能正常工作。此类故障要先从电器系统入手,再检查液压系统,最后检查机械传动系统。
二、工作速度变慢
挖掘机工作速度变慢主要原因是整机各部磨损造成发动机功率下降与液压系统内泄。挖掘机的液压泵为柱塞变量泵,工作一定时间后,泵内部液压元件(缸体、柱塞、配流盘、九孔板、龟背等)不可避免的产生过度磨损,会造成内漏,各参数据不协调,从而导致流量不足油温过高,工作速度缓慢。这时就需要整机大修,对磨损超限的零部件进行修复更换。
但若不是工作时间很长的挖掘机突然变慢,就需要检查以下几方面。先查电路保险丝是否断路或短路,再查先导压力是否正常,再看看伺服控制阀-伺服活塞是否卡死以及分配器合流是否故障等,最后将液压泵拆卸进行数据测量,确认挖机问题所在。
三、挖掘机无力
挖掘无力是挖掘机典型故障之一。对于挖掘无力可分为两种情况:一种为挖掘无力,发动机不憋车,感觉负荷很轻;第二种为挖掘无力,当动臂或斗杆伸到底时,发动机严重憋车,甚至熄火。
①挖掘无力但发动机不憋车。挖掘力的大小由主泵输出压力决定,发动机是否憋车取决于油泵吸收转矩与发动机输出转矩间的关系。发动机不憋车说明油泵吸收转矩较小,发动机负荷轻。如果挖掘机的工作速度没有明显异常,则应重点检查主泵的最大输出压力即系统溢流压力。如果溢流压力测量值低于规定值,表明该机构液压回路的过载溢流阀设定值不正确,导致该机构过早溢流,工作无力。则可以通过转动调整螺丝来调整机器。②挖掘无力,发动机憋车。发动机憋车表明油泵的吸收转矩大于发动机输出转矩,致使发动机超载。这种故障应首先检查发动机速度传感系统是否正常,检查方法与前文所述发动机检查方法类似。经过以上细致的检查与排除故障,发动机速度传感系统恢复正常功能,发动机憋车现象消失,挖掘力就会恢复正常。
四、挖掘作业过程中的常见故障
挖掘机在施工作业中经常出现的一些普遍的故障,如:挖机行走跑偏,原因可能为行走分配油封(又称中心回转接头油封)损坏;两个液压泵流量大小不一;一边行走马达有问题。液压缸快速下泄则可能为安全溢流阀封闭不严,或缸油封严重损坏等等。
五、挖掘机的日常保养
为了防止挖掘机的故障发生,在日常使用过程中需要十分注意对挖掘机的保养。日常保养包括检查、清洗或更换空气滤芯;清洗冷却系统内部;检查和拧紧履带板螺栓;检查和调节履带反张紧度;检查进气加热器;更换斗齿;调节铲斗间隙;检查前窗清洗液液面;检查、调节空调;清洗驾驶室内地板;更换破碎器滤芯(选配件)。清洗冷却系统内部时,待发动机充分冷却后,缓慢拧松注水口盖,释放水箱内部压力,然后才能放水;不要在发动机工作时进行清洗工作,高速旋转的风扇会造成危险;当清洁或更换冷却液时,应将机器停放在水平地面上。
同时在启动发动机前需要检查冷却液的液面位置高度(加水);检查发动机机油油位,加机油;检查燃油油位(加燃油);检查液压油油位(加液压油);检查空气滤芯是否堵塞;检查电线;检查喇叭是否正常;检查铲斗的;检查油水分离器中的水和沉淀物。
挖掘机在日常工作中遇到的故障还有很多,这里只是介绍了较为常见的几类故障的维修方法,并且为了减少故障的发生,对挖掘机的日常保养是很重要的。只有做到保养和维护的双重保障,才能保障挖掘机更好的正常工作。
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常见故障及其原因和措施
排气量不足:排气量不足是与压缩机的设计气量相比而言。主要可从下述几方面考虑:
1、进气滤清器的故障:积垢堵塞,使排气量减少;吸气管太长,管径太小,致使吸气阻力增大影响了气量,要定期清洗滤清器。
2、压缩机转速降低使排气量降低:空气压缩机使用不当,因空气压缩机的排气量是按一定的海拔高度、吸气温度、湿度设计的,当把它使用在超过上述标准的高原上时,吸气压力降低等,排气量必然降低。
3、气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差、使有关间隙增大,泄漏量增大,影响到了排气量。属于正常磨时,需及时更换易损件,如活塞环等。属于安装不正确,间隙留得不合适时,应按图纸给予纠正,如无图纸时,可取经验资料,对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙,如为铸铁活塞时,间隙值为气缸直径的0.06/100~0.09/100;对于铝合金活塞,间隙为气径直径的0.12/100~0.18/100;钢活塞可取铝合金活塞的较小值。
4、填料函不严产生漏气使气量降低。其原因首先是填料函本身制造时不合要求;其次可能是由于在安装时,活塞杆与填料函中心对中不好,产生磨损、拉伤等造成漏气;一般在填料函处加注油,它起、密封、冷却作用。
5、压缩机吸、排气阀的故障对排气量的影响。阀座与阀片间掉入金属碎片或其它杂物,关闭不严,形成漏气。这不仅影响排气量,而且还影响间级压力和温度的变化;阀座与阀片接触不严形成漏气而影响了排气量,一个是制造质量问题,如阀片翘曲等,第二是由于阀座与阀片磨损严重而形成漏气。
6、气阀弹簧力与气体力匹配的不好。弹力过强则使阀片开启迟缓,弹力太弱则阀片关闭不及时,这些不仅影响了气量,而且会影响到功率的增加,以及气阀阀片、弹簧的寿命。同时,也会影响到气体压力和温度的变化。
7、压紧气阀的压紧力不当。压紧力小,则要漏气,当然太紧也不行,会使阀罩变形、损坏,一般压紧力可用下式计算:p=kπ/4D2P2,D为阀腔直径,P2为最大气体压力,K为大于1的值,一般取1.5~2.5,低压时K=1.5~2.0,高压时K=1.5~2.5.这样取K,实践证明是好的。气阀有了故障,阀盖必然发热,同时压力也不正常。
排气温度不正常排气温度不正常是指其高于设计值。从理论上进,影响排气温度增高的因素有:进气温度、压力比、以及压缩指数(对于空气压缩指数K=1.4)。实际情况影响到吸气温度高的因素如:中间冷却效率低,或者中冷器内水垢结多影响到换热,则后面级的吸气温度必然要高,排气温度也会高。气阀漏气,活塞环漏气,不仅影响到排气温度升高,而且也会使级间压力变化,只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。此外,水冷式机器,缺水或水量不足均会使排气温度升高。
压力不正常以及排气压力降低压缩机排出的气量在额定压力下不能满足使用者的流量要求,则排气压力必然要降低,所要排气压力降低是现象,其实质是排气量不能满足使用者的要求。此时,只好另换一台排气压力相同,而排气量大的机器。影响级间压力不正常的主要原因是气阀漏气或活塞环磨损后漏气,故应从这些方面去找原因和采取措施。
不正常的响声压缩机若某些件发生故障时,将会发出异常的响声,一般来讲,操作人员是可以判别出异常的响声的。活塞与缸盖间隙过小,直接撞击;活塞杆与活塞连接螺帽松动或脱扣,活塞端面丝堵桧,活塞向上串动碰撞气缸盖,气缸中掉入金属碎片以及气缸中积聚水份等均可在气缸内发出敲击声。曲轴箱内曲轴瓦螺栓、螺帽、连杆螺栓、十字头螺栓松动、脱扣、折断等,轴径磨损严重间隙增大,十字头销与衬套配合间隙过大或磨损严重等等均可在曲轴箱内发出撞击声。排气阀片折断,阀弹簧松软或损坏,负荷调节器调得不当等等均可在阀腔内发出敲击声。由此去找故障和采取措施。
过热故障在曲轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞杆等摩擦处,温度超过规定的数值称之为过热。过热所带来的后果:一个是加快磨擦副间的磨损,二是过热量的热不断积聚直致烧毁磨擦面以及烧抱而造成机器重大的事故。造成轴承过热的原因主要有:轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过小;轴承偏斜曲轴弯曲,油粘度太小,油路堵塞,油泵有故障造成断油等;安装时没有找平,没有找好间隙,主轴与电机轴没有找正,两轴有倾斜等。
压缩机的事故
断裂事故曲轴断裂:其断裂大多在轴颈与曲臂的圆角过渡处,其原因大致有如下几种:过渡圆角太小,r<0.06d(d为曲轴颈);热处理时,圆角处未处理到,使交界处产生应力集中;圆角加工不规则,有局部断面突变;长期超负荷运转,以及有的用户为了提高产量,随便增加转速,使受力状况恶化;材质本身有缺陷,如铸件有砂眼、缩松等。此外在曲轴上的油孔处起裂而造成折断也是可以看到的。
连杆的断裂:有如下几种情况:连杆螺钉断裂,其原因有:连杆螺钉长期使用产生塑性变形;螺钉头或螺母与大头端面接触不良产生偏心负荷,此负荷可大到是螺栓受单纯轴向拉力的七倍之多,因此,不允许有任何微小的歪斜,接触应均匀分布,接触点断开的距离最大不得超过圆周的1/8即450;螺栓材质加工质量有问题。
活塞杆断裂:主要断裂的部位是与十字头连接的螺纹处以及紧固活塞的螺纹处,此两处是活塞杆的薄弱环节,如果由于设计上的疏忽,制造上的马虎以及运转上的原因,断裂较常发生。若在保证设计、加工、材质上都没有问题,则在安装时其预紧力不得过大,否则使最大作用力达到屈服极限时活塞杆会断裂。在长期运转后,由于气缸过渡磨损,对于卧式列中的活塞会下沉,从而使连接螺纹处产生附加载荷,再运转下去,有可能使活塞杆断裂,这一点在检修时应特别注意。此外,由于其它部位的损坏,使活塞杆受到了强烈的冲击时,都有可能使活塞杆断裂。
气缸、缸盖破裂:主要原因:对于水冷式机器,在冬天运转停车后,若忘掉将气缸、缸盖内的冷却水放尽,冷却水会结冰而撑破气缸以及缸盖,特别是在我国的北方地区,停车后必须放掉冷却水;由于在运转中断水而未及时发现,使气缸温度升高,而又突然放入冷却水,使缸被炸裂;由于死点间隙太小,活塞螺帽松动,以及掉入缸内金属物和活塞上的丝堵脱出等原因都会使活塞撞击缸盖,使其破裂。
燃烧和爆炸事故有油压缩机中往往产生积碳问题,这是我们所不希望的,因为积碳不仅会使活塞环卡在槽内,气阀工作不正常以及使气流信道面积减小增加阻力,而且在一定的条件下积碳会燃烧,导致压缩机发生爆炸事故。因此,气缸中的油不能供给太多,不能让没有经过很好过滤,含有大量尘埃的气体吸入气缸,否则形成积碳与含有多量挥发物的气体接触导致爆炸。为要防止燃烧、爆炸发生,一定要计划检修,定期清洗储气罐和管道的油垢。
在配电自动化系统中,故障区段定位是核心内容。其主要作用是:当线路发生故障时,在最短时间内自动判断并切除故障所在的区段,恢复对非故障区段的供电,从而尽量减少故障影响的停电范围和停电时间。选择科学合理的故障区段定位模式,大大提高配电自动化系统的性能价格比及对供电可靠性的改善程度。当前的配电自动化故障区段定位手段主要是有信道模式、无信道模式以及两者相结合的混合模式三种。
(一)有信道的故障区段定位模式
有信道的故障区段定位模式是指在故障发生后,依靠各分段开关处具有通信功能的柱上开关控制器FTU(FeederTerminalUnit,馈线终端单元)之间或FTU同配电主/子站之间通过通信设备交换故障信息,判断故障区段位置。这种模式包括基于主/子站监控的集中(远方)判断方式和基于馈线差动保护原理的分散(就地)判断模式。基于主/子站的集中判断方式是以配电自动化监控主站/子站为核心,依靠通信实现整个监控区域内的数据采集与控制。基于馈线差动保护原理的分散判断方式是当故障发生时,各保护开关上的FTU利用高速通信网络同相邻开关上的FTU交换是否过流的信息,从而实现故障的自动判断与隔离。
(二)无信道的故障区段定位模式
无信道的故障区段定位模式是通过线路始端的重合器同线路上的分段开关的配合,就地自主完成故障定位和隔离功能,它包括重合器同过流脉冲计数型分段开关配合、重合器同电压时间型分段开关配合以及重合器间配合等实现方式。重合器同过流脉冲计数型分段开关配合的方式:过流脉冲计数型分段器不能开断短路电流,但能够在一定时间内记忆重合器备开断故障电流动作次数。重合器同电压时间型分段开关配合的方式:故障时线路出口处的重合器跳闸,随后沿线分段器因失压分闸,经延时后重合器第一次重合,沿线分段器依次顺序自动加压合闸,当合闸到故障点所在区段时,引起重合器和分段器第二轮跳闸,并将与故障区段相连的分段器闭锁在分闸位置,再经延时后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢复健全区段供电的目的。重合器配合的方式:重合器方式延续了配电网电流保护的原理,自线路末端至线路始端逐级增加启动电流和延时的整定值,实现逐级保护的功能。
(三)有信道集中控制与无信道就地控制相结合的混合模式
有信道集中控制与无信道就地控制相结合的混合模式是结合前面两种模式的特点,对于以环网为主的城市配电网,当系统通信正常时,以集中判断方式为主,当通信异常时,可以在配电终端就地控制;对于农电县级配电网,一次网络既有环网供电,更多的是辐射型供电方式,因此放射形网络的故障定位选用无信道的就地判断方式,环路网络采用集中判断方式。
二、目前配电自动化中故障区段定位手段的特征比较
基于有信道故障区段定位模式的配电自动化系统由于采用先进的计算机技术和通信技术,正常情况下可以实时监控馈线运行情况,实现遥信、遥测、遥控功能及平衡负荷;故障情况下可以综合全局信息,快速完成故障的志别、隔离、负荷转移和网络重构,避免了出线开关多次重合对系统的影响,适用于配电网络结构复杂、负荷密集地区的配电管理系统。但它的缺点是故障的判断和隔离完全依赖通信手段,对通信速率和可靠性要求高,需投入资金较多;通信设备或主站任何一个环节出现问题都有可能导致故障紧急处理的全面瘫痪。
无信道的故障区段定位模式将故障处理下放到设备层自动完成,根本上消除了通信设备可靠性环节对定位功能的影响,具有原理简单,功能独立,封装性好的特点,并且投资比有信道的方式少。重合器同分段开关配合方式的缺陷在于判断故障所需的重合闸次数较多,故障产生的位置距离电源越远,重合闸次数和故障判断时间很长,难以达到馈线保护功能对故障处理快速性的要求;重合器配合的方式通过各开关动作参数整定配合判断并切除故障,无需出线重合器的多次重合闸,但由于配电网存在线路短,故障电流差别不大的特点,容易引起故障时的越级跳闸;并且越靠近出线侧的重合器故障后延时分闸时间很长,不符合故障处理快速性的要求。
有信道和无信道混合模式结合了两者的优点,可以根据地区配电网的时间情况进行有效组合;但它的缺点是存在着控制实现困难、结构复杂的问题,并且不经济。配电自动化系统中,无信道的故障区段定位模式由于减少了通信环节,在故障处理的可靠性和经济性方面都要优于有信道的模式;但故障区段定位过程需要多次投切开关的缺点限制了它进一步提高供电可靠性的能力。
三、基于暂态保护的配电网故障区段定位方法研究进展
目前配电自动化系统所采用的故障区段定位方法延续了电力系统继电保护中电流保护的核心理念,其构成原理建立在检测故障前后工频或接近工频的稳态电压、电流、功率方向、阻抗等电气量的基础上,此领域的研究工作也是围绕着如何提高这种原理的性能展开的。实际上,由于输电线路具有分布参数的特性,当电网发生短路故障时,线路在故障的初始时刻一般都伴随着大量的暂态信号,故障后的初始电弧以及在电弧最终熄灭前的反复短暂熄灭和重燃会在线路上产生较宽频带的高频暂态信号;行波由色散产生的频率较集中的高频信号发生偏移和频率分散,会产生频带较宽的高频信号。这些在故障过程中产生的暂态高频电流电压信号含有比工频信号更丰富的故障信息,如故障发生的时刻、地点、方向、类型、程度等。但由于故障暂态信号具有频带宽,信号幅度较工频微弱,且持续时间短的特点,受信号提取和分析手段的限制,在传统的保护方法里被当做高频噪声滤除掉。但是,随着信号提取及分析技术的快速发展,基于暂态保护原理的故障处理技术越来越受到人们的重视。
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