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关键词:对直流系统接地故障分析故障处理
直流系统的用电负荷极为重要,供给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等,对供电的可靠性要求很高。直流系统的可靠性是保障变电所安全运行的决定条件之一。
一、直流系统故障接地的分析
直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多、且较长。所以,很容易受尘土、潮气的腐蚀,使某些绝缘薄弱元件绝缘降低,甚至绝缘破坏造成直流接地。分析直流接地的原因有如下几个方面:
1、二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低,或年久失修、严重老化。或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。
2、二次回路及设备严重污秽和受潮、接地盒进水,使直流对地绝缘严重下降。
3、小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障,如老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路;某些元件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件,掉落在带电回路上。
二、直流系统接地故障的危害
直流接地故障中,危害较大的是两点接地,可能造成严重后果。直流系统发生两点接地故障,便可能构成接地短路,造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动,或造成直流保险熔断,使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地,还可能将某些继电器短接,不能动作于跳闸、致使越级跳闸。
1.直流正极接地,有使保护及自动装置误动的可能。因为一般跳合闸线圈、继电器线圈正常与负极电源接通,若这些回路再发生一直接地,就可能引起误动作。如图:直流接地发生A、B两点时,将1LJ、2LJ接点短接,使ZJ误动作跳闸。A、C两点接地时,ZJ接点被短接而误动作跳闸。A、D两点,F、D两点接地,同样都能造成开关误跳闸。同理,两点接地还可能造成误合闸,误报信号。
2、直流负极接地,有使保护自动装置拒绝动作的可能。因为,跳、合闸线圈、保护继电器会在这些回路再有一点接地时,线圈被接地点短接而不能动作。同时,直流回路短路电流会使电源保险熔断,并且可能烧坏继电器接点,保险熔断会失去保护及操作电源。如图所示:直流接地故障发生在B、E两点,ZJ线圈被短接,保护动作时ZJ不能动作,开关将不能跳闸且保险将会。D、E两点接地时,TQ线圈被短接,保护动作时及操作时开关拒跳,同理,两点接地开关也可能合不上。
直流系统接地故障,不仅对设备不利,而且对整个电力系统的安全构成威胁。因此,规程上规定直流接地达到下述情况时,应停止直流网络上的一切工作,并进行选择查找接地点,防止造成两点接地。
1、直流电源为220伏者,接地在50伏以上。
2、直流电源为24伏者,接地在6伏以上。
三、直流系统接地故障的处理:
查找直流接地故障的一般顺序和方法:
1、分清接地故障的极性,分析故障发生的原因。
2、若站内二次回路有工作,或有设备检修试验,应立即停止。拉开其工作电源,看信号是否消除。
3、用分网法缩小查找范围,将直流系统分成几个不相联系的部分。注意:不能使保护失去电源,操作电源尽量用蓄电池带。
4、对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路,利用“瞬时停电”的方法,查该分路中所带回路有无接地故障。
5、对于重要的直流负荷,用转移负荷法,查该分路而带回路有无接地故障。查找直流系统接地故障,后随时与调度联系,并由二人及以上配合进行,其中一人操作,一人监护并监视表计指示及信号的变化。利用瞬时停电的方法选择直流接地时,应按照下列顺序进行:
①断开现场临时工作电源;
②断合事故照明回路;
③断合同信电源;
④断合附属设备;
⑤断合充电回路;
⑥断合合闸回路;
⑦断合信号回路;
⑧断合操作回路;
⑨断合蓄电池回路;
在进行上述各项检查选择后仍未查出故障点,则应考虑同极性两点接地。当发现接地在某一回路后,有环路的应先解环,再进一步采用取保险及拆端子的办法,直至找到故障点并消除。
四、查找接地故障时的注意事项:
1、瞬停直流电源时,应经调度同意,时间不应超过3秒钟,动作应迅速,防止失去保护电源及带有重合闸电源的时间过长。
2、为防止误判断,观察接地现象是否消失时,应从信号、光字牌和绝缘监察表计指示情况综合判断。
3、尽量避免在高峰负荷时进行。
4、防止人为造成短路或另一点接地,导致误跳闸。
5、按符合实际的图纸进行,防止拆错端子线头,防止恢复接线时遗留或接错;所拆线头应做好记录和标记。
6、使用仪表检查时,表计内阻应不低于2000欧/伏。
关键词:故障选线,相关分析,小电流接地系统,波形识别
1.引言
准确的小电流接地选线方法,可以避免非故障线路不必要的开关操作,且保持供电的连续性。目前按照故障选线原理,可大体分为以下三类:比幅选线方法;比相选线方法;注入法。配电网拓扑结构的多变性,导致了任何一种比相、比幅选线方法都不能作到整体完全可靠和有效,而注入方法附加设备过多,成本较高,对于需停电实现的注入法选线,破坏了单相接地故障时的供电连续性。文献[1,2]改进了原有的直接进行幅值比较的选线方法,引入了奇异性检测的小波分析方法,通过比较各馈线零序电流小波变换的模值来实现故障选线,效果虽有所改善,但在特定故障模式或现场干扰下,鉴于小波分析方法敏感于波形的奇异点,以及本身信号比较弱,故障与非故障线路的区分阈值同样难以确定,选线可靠裕度不大,同样不能有效的提高现场应用的可靠性。至于其他选线方法,如应用人工智能、能量方向、功率方向等都是有意义的探索。
随着新的数学分析工具的发展、变电站自动化的实现和站内通讯设施的发展和完善,为开辟和研究适于配电网的新型的故障选线原理和方法创造了有利条件。另外,小电流接地选线对于实时性没有要求,从而为离线处理,采用复杂、高级的分析方法提供了可能。
鉴于小电流接地系统的自身特点,以及发生单相接地故障时,所产生的故障信号本身较弱,并且经电磁干扰污染,导致获得的信号失真的现场实际情况,本文提出了基于相关分析的选线方法,根据故障后的暂态波形,作各馈线零序测量电流在一定数据窗下的两两相关分析,获得馈线相关矩阵,求出各条馈线与其他馈线的综合相关系数,经排序策略,最终获得按照发生接地故障可能性大小排列的选相序列。理论分析以及大量仿真表明,此方法选线准确度高,选线结果不受系统运行方式、拓扑结构、中性点接地方式、以及故障随机因素等的影响,对于现场干扰不敏感,具有较强的鲁棒性。
2.相关分析及故障选线原理
2.1相关分析[3]
相关函数是时频描述随机信号统计特征的一个非常重要的数字特征,而确定性信号可以看作是平稳且具有遍历性的随机信号的特例,因而其基本概念和定义(平稳随机过程)同样也适合于确定信号作相关分析。从相关分析的理论来说有它内在的物理含义,设x(t)和y(t)是两个能量有限的实信号波形,为研究它们之间的差别,衡量它们在不同时刻的相似程度,引入(1)
式中α是常数。显然有一个最佳的值使得两波形在均方误差最小准则下获得最佳的逼近,即取δ2的时间平均值D衡量两者之间的相似性,有:
(2)
令=0,求得最佳的,并将其代入上式,得到最小的D值为:
(3)
其中:
(4)
显然,ρ越大,D越小,两个波形越相似。为此ρ定义为相关系数,称之为相关函数。对于能量有限的确定信号,公式(4)中分母是一常数,起到归一化的作用,由许瓦兹(Schwartz)不等式可知:。当ρ=1时,D=0,说明x(t)和y(t+τ)完全相似。严格来讲,定义中的时间T应取无限,但并不妨碍上述理论对于有限长数据窗内波形关系的分析。
将上式离散化,并令τ=0,则有:
(5)
上式表示x(t)、y(t)两波形在一定数据窗内同步采样的相关系数,可以衡量同一数据窗内两路信号的相似程度。此系数综合反映了两信号中每一频率分量的综合相位关系以及幅值信息,而非单一频率的简单相互相位关系。
鉴于相关技术的独特优点,在工程领域日益得到推广。电力科技工作者也已在多年前就将相关技术引入电力系统中,如在行波保护、故障选相、涌流鉴别等领域进行了有意的尝试,同时也证明了利用相关技术提高电力系统某些领域现有方法性能的可行性。基于以上分析和认识,本文将相关分析理论应用于小电流接地系统的故障选线,取得了令人满意的效果。
2.2故障选线原理
小电流接地系统由于中性点不接地或不直接接地,在发生单相接地故障时,系统仍然保持三相对称,且不能构成零序回路,从而不会产生太大的短路故障电流。此系统单相接地故障后故障附加零序网络示意图及电压相量图分别如图1、2所示。
图1单相接地时的零序等效网络
Fig.1ZeroSequenceEquivalentNet
atSinglePhasetoGroundFault
图2A相接地故障时的向量图
Fig.2VectorsatPhaseAtoGroundFault
可知,全系统都将出现大小等于系统接地相相电压的零序电压,方向与接地相的接地前电压反向;故障电流是系统对地电容电流,对于中性点非直接接地系统,还包括中性点处消弧线圈流过的零序电流分量,如图1中虚框所示。零序电流分布如图1中箭头所示,由于故障附加零序电压源位于接地点处,故障线路零序CT所测量到的电流为全系统非故障线路和元件三相对地电容电流之总和的1/3,而非故障线路上流过数值等于本身三相对地电容电流1/3的零序电流。上述特征也是比幅、比相选线方法的基本理论依据。而对于中性点经消弧线圈接地系统,故障线路零序电流中增加了一感性的电流分量,使故障线路的总零序电流减小,且对于普遍采用的过补偿方式,基波电流将反向,即基频无功功率方向与非故障线路方向相同:由母线流向线路。最重要的是,由于小电流接地系统本身零序电流稳态分量很小、现场电磁干扰等因素的影响,以及信号获取手段的误差,将导致基于理论分析的结论在现场出现偏差。尽量增加CT传变精度,提高信号采集系统性能,能够改善选线效果,但势必增加成本,难以令用户接收。而基于目前的变电站自动化系统和设备的选线方法更易于推广,也是发展的趋势。
对于单相接地后的系统虽然稳态零序电流幅值较小,且相位关系对于过补偿的经消弧线圈接地的系统也不再成立。但在故障的暂态过程中,由于故障后附加网络中的储能器件的充放电,势必导致暂态电量中包含有反映馈线本身性征的更丰富的信息[4],且经消弧线圈接地系统,中性点处的电感回路对于高频信号,阻抗增大,影响变小。基于以上分析,本文将利用故障暂态波形性征来识别接地线路。
故障后附加零序网络(图1所示),对于非故障线路,如果忽略母线位置差异,则系统及故障线路无疑可以等效成一个单电源系统,由电路基础理论可知,对于对称性电路,电量也必呈现对称。极端情况,对于非故障线路等效系统,如果馈线长度及参数相等,即等效网络中接地电容相等,则故障后的零序电流波形势必相同,现场中线路参数及长度不完全相同,但并不影响总的变化趋势,即发生单相接地时,非故障线路的对地电容的充放电相似,而故障线路由于附加零序电源的存在,其零序CT测量得到的零序电流波形与其他线路的差异最大。由此,结合确定信号的相关系数的物理意义,我们给出基于相关分析的利用暂态波形的选线方法,实现步骤如下:
1)各馈线故障暂态零序电流波形按照本馈线对地电容归一化处理;
2)求取馈线之间两两相关系数,形成相关系数矩阵:
其中,表示在给定数据窗下,馈线i与j零序测量电流之间的相关系数,显然,选线相关系数矩阵的对角线为1,且为对称矩阵。
3)根据相关矩阵求取每条馈线相对于其他馈线的综合相关系数;
根据相关系数矩阵,我们可以采用适当的策略求出最相关的任意个数的一组馈线零序电流。本文为简单起见,采用本馈线与其他馈线相关系数的平均作为本线路的综合相关系数,仿真及试验结果比较令人满意。
4)根据各馈线的综合相关系数,按照递增排序,从而获得按照发生接地故障最大可能性排列的选线序列。
5)当选线序列中最大最小相关系数之差小于一门槛时(本文仿真测试时取0.3),判为系统或母线发生接地故障。
对于故障选线,现场噪声污染以及本身有用信号弱是导致目前选线装置可靠性能低的主要原因,而本文提出的方法,对于现场噪声具有很强的抑制作用,分析如下。令两馈线观测到的电流信号分别为:
;
其中,、为原始信号,、为高斯白噪声,则两电流同数据窗的相关函数为:
由于白噪声与信号、互为统计独立,所以、很小且趋于零,除时不为零,而实际中此情况不会出现。由此可知,对于受噪声污染后的馈线零序电流信号的相关函数仍能很好的体现原始信号之间的相关性,从而具备较强的鲁棒性,这正是小电流接地系统中故障选线所需要的。
3.仿真及实现
3.1EMTP仿真
相比于中性点不接地系统,中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地后,故障性征不明显,选线较困难。为此,本文以一中性点经消弧线圈接地系统为例,应用EMTP进行了大量的仿真,系统结构如图3示。其中线路参数为:正序阻抗Z1=(0.17+j0.38)Ω/Km,正序容纳b1=3.045/Km,零序阻抗Z0=(0.23+j1.72)Ω/Km,零序容纳b0=1.884/Km。接地方式为过补偿,补偿度为7.5%。
图3小接地电流系统结构及参数
Fig.3TheStructureofaDistributionanditsParameters
仿真故障情况考虑因素:接地电阻、故障合闸角α(以A相电压为基准)、出线传输距离、故障点位置、故障相别、线路故障前运行状态(由额定负荷的百分比来表示)、负荷功率因数等,就各回出线及母线单相接地故障进行了大量的仿真测试。结果表明此选线方法在各种故障模式下都能可靠的给出选线结果,准确率为100%。表1中示出了仿真模式中较典型的选线结果。注:表中出线长度分别表示馈线编号为L1、L2、…L5的传输距离;选线序列采用馈线编号的下标表示,其中括号内为本馈线与其他馈线的综合相关系数。
表1单相接地故障选线结果
Table1TheResultsofDetectionAtPhase-to-GroundFaultCases
另外,我们还对各出线具有不同线路参数、负荷具有一定不对称等故障模式进行了仿真,也得到了满意的结果。而并联于母线的电容器的投切操作不影响本选线方法的故障选线结果。
3.2实现方案
由单相接地后的电压相量图可知,单相接地后系统出现零序电压,因而可以据此确定系统是否发生接地故障,具有充分的可靠裕度。但由于其突变不灵敏,且考虑到某些故障模式下,暂态过程较短,因此采用灵敏度较高的零序电流突变量来启动选线元件,以便更准确的捕捉暂态过程。
可以采用两种方案:分布式和集中式来具体实现选线功能,对于集中式方案,选线功能由单独装置来实现,性能与文中分析一致,但此方式由于集结了所有馈线的电流,现场所需电缆较多,相对成本较高。而分布式实现方案,是将选线功能融合于目前的变电站自动化系统中,选线功能由置于后台监控平台中的选线软件包来实现,而数据采集由馈线上的各功能间隔来实现。此模式下,将涉及数据同步问题,包括两个方面,一是数据窗同步,对此可将数据采集启动元件整定的非常灵敏,保证在最苛刻故障模式下具有足够的灵敏度,再由后台中选线程序根据零序电压决定是否收集各馈线采样数据和启动选线功能来解决;二是采样的同步,最大误差是相差一个采样间隔,对此仿真及实际装置试验表明,虽影响相关系数的大小,但不影响最终选线结果的准确性。
另外,由于本文所提出的选线方案给出的按照可能性大小排列的选线序列,现场实际中可以按照开环或闭环两种模式选用,在开环模式下,只提供结果,允许人为参与以决定断开线路;在闭环方式下,选线程序将按照序定断开线路的次序。避免了目前选线方案单一结果出错后,导致后续切线路盲目的弊端,从而保证了总体开关操作最少。
4.结论
本文基于小电流接地系统单相接地故障的特征分析以及结合目前的硬件水平,提出了基于单相接地故障暂态零序电流波形的选线方法,由故障后的零序附加网络可知,对于非故障线路,系统等效结构相似,从而将反映两信号相关程度的相关分析方法引入,通过对故障后各馈线之间暂态相同数据窗波形的综合相关分析,获得按照接地可能性排列的选线序列。理论分析及大量的EMTP仿真均表明,此选线方法现场抗干扰强,结果准确可靠。文中还结合实际,给出了具体的实现方案。现场选线效果有待于实践的进一步检验。
参考文献
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CORRELATIONANALYSISBASEDDETECTIONOFTHEPHASE-TO-GROUNDFAULTINDISTRIBUTIONAUTOMATIONSYSTEM
论文摘要:生化分析是临床诊断常用的重要手段之一。可帮助诊断疾病,对器官功能作出评价,并可鉴别并发因子及决定以后治疗的基准等。自动生化分析仪不仅提高了工作效率,而且也稳定了检验质量,减少了主观误差。
生化分析是临床诊断常用的重要手段之一。通过对血液和其他体液生化分析测定的数据,再结合其他临床资料进行综合分析,可帮助诊断疾病,对器官功能作出评价,并可鉴别并发因子及决定以后治疗的基准等等。自动生化分析仪就是把生化分析中的取样、加试剂、去干扰物、混合、保温反应,P检测、结果计算和显示,以及清洗等步聚自动化的仪器,它不仅提高了工作效率,而且也稳定了检验质量,减少了主观误差,通常可分为以下几类:按反应装置的结构分为连续流动式、分离式和离心式三类;按同时可测项目分为单通道和多通道两类,单通道每次只能检验一个项,但项目可更换,多通道每次可测多个项目;按仪器复杂的程度及功能分类小型,中型和大型三类;按测定程度可变与否,分为程序固定式和程序可变式分析仪两类。
临床化学分析基本包括以下步骤:标本定量吸取和转移,通过沉淀、过滤、离心、层析或透析技术分离并去除大分子干扰物试剂的定量吸取及同标本混合,在一定温度下反应显色,通过光学或各种电极技术进行测量、数据处理、显示、打印报告结果,以及测定后的反应容器,管道系统的清洗等。
根据仪器计算机功能的不同,自动生化分析仪一般分为全自动和半自动两种,本文对几种常见半自动生化分析仪故障进行探讨。
一、开机机器长鸣报警
在机器设置中,若设置是外置打印机打印,则必须先开打印机,后开主机,使主机自检时能检测到打印机,不然机器就会报警;红外自动感应器窗口上有污物或感应器灵敏度不够或失灵,清洗器应器窗口,排除错误进样信号,如感应器失灵,则更换红外自动感应器,无备用件时,可用Val+F1键代替。
二、开机调零显示“measurementproblem”
BASIC用蒸馏水调零,显示上述信息表示测定有故障,通常的原因是:
1、蒸馏水不干净。
2、流动比色池内有气泡,检查管道是否有破损或比色池是否有泄漏。
3、流动比色池内太脏,用5%的次氯酸钠或双缩脲浸泡半小时后冲洗;流动比色池外灰尘太多,用镜头纸擦拭。
4、石英卤素灯的电源是从电源开关取出来的,电源开关有三组接头,一线给主机供电,一线为电源地,还有一组给灯供电,测试该组接头并没有导通,拆下检查,发现是该组接头的弹簧及电源开关,故障排除。
5、拆下滤光片,用镊子除去粘胶,取出凸透镜,安装在机器上,重新调零,故障排除。
6、即使做了上述工作,调零仍然通不过。拆下比色池加热器底座,打开硅光二极管检测系统部分的盖子,进行光路调节,把室内灯光关闭,用一张白色纸片放在硅光二极管的前部,左右移动比色池加热器底座,同时调节比色池下面的高度调节螺钉,进行调零操作。当灯亮时,观察光分出来的光线是否和硅光二极管的位置吻合,反复调整,直到调零通过为止。上好比色池加热器底座的螺钉,重新开机调零,仍然出现上述故障,仔细观察,发现比色池加热器底座的底部有热溶胶,当把底座的螺钉上好后,改变了已调整好的光路,故而再次出现上述故障,在相应位置滴上热溶胶,重新安装进行调零,故障消失。
三、按动吸样开关后不吸样
首先听泵是否在动作,如泵不动作,检查吸样开关是否有信号产生,调整吸样开关中顶珠的位置,检查泵的内阻是否正常;其次检查泵管理否有泄漏或老化,从而更换泵管;如上述部分正常,打开机器顶盖,拆下流动比色池,发现流动比色池有漏液现象,用耐酸碱,无色的粘合剂进行粘接,等粘合剂凝固后,重新安装好流动比色池,故障消失。
四、机器测定结果不正确
首先用以下推荐的清洗剂进行流动比色池和管道的清洗:
1、0.1N的NaOH(KOH)溶液,加入少量表面活性剂。
2、有分解蛋白作用的酶溶液。
3、生化试剂中本身具有去蛋白作用的试剂,总蛋白试剂(双缩脲),肌肝试剂中的碱性组份。
然后进行标准管的测试,如果结果仍不正确,开机检查Peltier电子温度控制器中的加热块是否有电压,电压是否正常,电源线是否连接完好,通过控制流过Peltiier电子元件的电流的方向来产生加热和冷却两种不同的状态,电流正向时为加热,反向时为冷却,如加热块损坏则更换加热块,更换时注意它的方向性,保证正压时加热块处于加热状态,否则有可能烧毁加热块;还有可能就是灯泡老化,需要更换灯泡,灯泡更后需进行位置调整。具体调整方法参照机器的说明书,检查流动比色池底部的热敏电阻,热敏电阻性能降低或损坏也可能造成温度控制的不正常,从而影响测试结果的正确性。
1前言
气化炉是将液化石油气从液态快速气化的设备。它的安全技术要求严格,一般有多种安全保障装置。在使用中遇到复杂多样的故障,尤其是电气故障,维修时要特别注意人身和设备安全。应有严格的技术措施和操作程序,以确保维修工作安全、可靠和快捷,避免意外事故发生。
2气化器设备电控系统、保护系统组成及工作特性参数
2.1控制及保护装置组成
RTD温控稳态系统
LPG液位浮于开关系统
电源稳压系统
系统超高压保护装置
经济运行操控系统
自动/再启动系统
XR遥控报警系统
2.2工作特性
气化量:50KG/HR
工作温度:82-88℃
极限温度:90℃
启动温度:40℃
热交换面积:0.33锖
筒体耐压:1.8MPa/cm
2.3电热特性
电源:380V,9.9Amps(线电流),3相,6.5KW
电屏蔽等级:NEMA3级(美国电气制造商协会)
2.4工作过程要点
RTD温度传感器及稳态控制系统将维持炉内温度在82-88℃,液态LPG进入炉内,从加热棒上获取能量,当棒冷却时,RTD提供电信号给接触器,通电加热,电源不稳定时,控制板可自动断电。
3容易发生电气故障分析及检查步骤和处理程序
根据设备使用中常遇故障,按故障部位、现象和关联层次关系进行分析。
3.1故障分类
(1)系统不启动
(2)系统无任何反应
(3)系统开启,但不持续
(4)液相电磁阀关闭
(5)系统间歇性关闭
3.2故障状况分析及处理程序
3.3检测处理操作要领
(1)为防爆防燃烧,如必须开炉盖,应先断电,仔细消除LPG气雾,渗漏及任何残存LPG,炉旁配备灭火器。
(2)即使关机,壳体仍有可能存在高电压,只有切断电源,才可安全进行炉体内检查维修。
(3)测试交流电压VAC时,先测试线间电压,禁止从线与地间VAC开始。
(4)禁止从零地线到电源来测电流,因易造成错误读数,应反之。
(5)拨式开关须拨至箭头反方向后调试,且所有接头须从辅助插销拨出。
(6)进行满负荷电压和满负荷电流测试,误差应小于+3%。注意低电压会造成电流差别太大,导致加热器失效,接线损坏,保险丝熔断,若发生,则与厂商联系。
(7)测试液位浮子开关时,应打开控制壳体,断开控制板前部主要连接器。
(8)液位开关的更换,必须先断电源,关闭LPG入口截止阀,更换前打开出日阀,卸去气化器压力,之后再开盖拽出各种接线,拆开各电路元件。
(9)拆电磁阔前,应关闭出口阀,开入口阀,开机加热直至88℃,加热器停止加热,将LPG压回贮罐,再关机切断电源,关入口阀,开出口阀卸去炉压后,再关入口阀。压力若仍升高,表明阀漏需修理或更换。
(10)RTD是l—2,3—4插头,拨出控制板上RTD插头,测试RTD阻值应随温度变化(参见RTDT—R图,核对响应参数)。
(11)在经常停电或电力反常时,经济运行系统中自动再启动装置会在电力正常后自动启动。如因安全因素,高温或液位太高一造成关机,气化炉不会自动启动,只能手动开机。
电路(系统)诞失规定功能称为故障,在模拟电路中的故障类型及原因如下:从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障是由设计、制造的缺陷等原因造成的、在使用初期发生的故障,早期故障率较高并随时间而迅速下降。统计表明,数字电路的早期故障率为3~10%,模拟电路的早期故障率为1~5%,晶体管的早期故障率为0.75~2%,二极管的早期故障率为0.2~1%,电容器的早期故障率为0.1~1%。
偶然故障是由偶然因素造成的、在有效使用期内发生的故障,偶然故障率较低且为常数。损耗故障是由老化、磨损、损耗、疲劳等原因造成的、在使用后期发生的故障,损耗故障率较大且随时间迅速上升。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。软故障又称渐变故障,它是由元件参量随时间和环境条件的影响缓慢变化而超出容差造成的、通过事前测试或监控可以预测的故障。硬故障又称突变故障。它是由于元件的参量突然出现很大偏差(如开路、短路)造成的、通过事前测试或监控不能预测到的故障。根据实验经验统计,硬故障约占故障率的80%,继续研究仍有实用价值。间歇故障是由老化、容差不足、接触不良等原因造成的、仅在某些特定情况下才表现出来的故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。单故障指在某一时刻故障仅涉及一个参量或一个元件,常见于运行中的设备。多故障指与几个参量或元件有关的故障,常见于刚出厂的设备。独立故障是指不是由另一个元件故障而引起的故障。从属故障是指由另一个元件故障引起的故障。
二、测前横拟法SBT
测前模拟法又称故障字典法FD(FaultDictionary)或故障模拟法,其理论基础是模式识别原理,基本步骤是在电路测试之前,用计算机模拟电路在各种故障条件下的状态,建立故障字典;电路测试以后,根据测量信号和某种判决准则查字典。从而确定故障。选择测试测量点是故障字典法中最重要的部分。为了在满足隔离要求的条件下使测试点尽可能少,必须选择具有高分辨率的测试点。在大多数情况F,字典法采用查表的形式,表中元素为d…i=l,2,…,n,j=1,2,…,m,n是假设故障的数目,m是测量特性数。
故障字典法的优点是一次性计算,所需测试点少,几乎无需测后计算,因此使用灵活,特别适用于在线诊断,如在机舱、船舱使用。此法缺点是故障经验有限,存储容量大,大规模测试困难,目前主要用于单故障与硬故障的诊断。
故障字典法按建立字典所依据的特性又可分为直流法、频域法和时域法。
(一)直流故障字典法。直流故障字典法是利用电路的直流响应作为故障特征、建立故障字典的方法,其优点是对硬故障的诊断简单有效,相对比较成熟。
(二)频域法。频域法是以电路的频域响应作为故障特征、建立故障字典的方法,其优点是理论分析比较成熟,同时硬件要求比较简单,主要是正弦信号发生器、电压表和频谱分析仪。
(三)时域法。时域法是利用电路的时域响应作为故障特征而建立故障字典的方法。主要有伪噪声信号法和测试信号设计法(辅助信号法)。当故障字典建立后,就可根据电路实测结果与故障字典中存储的数据比较识别故障。
三、测后模拟法SAT
测后模拟法又称为故障分析法或元件模拟法,是近年来虽活跃的研究领域,其特点是在电路测试后,根据测量信息对电路模拟,从而进行故障诊断。根据同时可诊断的故障是否受限,SAT又分为任意故障诊断(或参数识别技术)及多故障诊断(或故障证实技术)。
(一)任意故障诊断。此法的原理是利用网络响应与元件参数的关系,根据响应的测量值去识别(或求解)网络元件的数值,再根据该值是否在容差范围之内来判定元件是否故障。所以此法称为参数识别技术或元件值的可解性问题,理论上这种方法能查出所有元件的故障,故又称为任意故障诊断。诊断中为了获取充分的测试信息,需要大量地测试数据。
(二)多故障诊断。经验证明,在实际应用中(高可靠电路),任意故障的可能性很小,单故障概率最高,如果考虑一个故障出现可能导致另一相关故障,假定两个或几个元件同时发生的多故障也是合理的。另外对于模拟LSI(LargeScaleIntegration,大规模集成电路)电路加工中的微调,也是以有限参数调整为对象的。因此在1979年以后,SAT法的研究主要朝着更实用化的多故障诊断方向发展。即假定发生故障的元件是少数几个,通过有限的测量和计算确定故障。因该法是先假定故障范围再进行验证,所以又称为故障证实技术。
四、其他方法
(一)近似技术。近似技术着重研究在测量数有限的情况下,根据一定的判别准则,识别出最可能的故障元件,其中包括概率统计法和优化法。此法原理与故障字典法十分类似,属于测前模拟的一类。采用最小平方准则的联合判别法和迭代法,采用加权平方准则的L2近似法,采用范数最小准则的准逆法等。这些方法都属于测后模拟,由于在线计算量大,运用不多。
(二)模糊诊断。对于复杂电路,由于元件容差、电路噪声以及元件参量与特性之间的非线性,用传统的电路理论难以获得精确解和唯一解,出现了模糊现象,而这种模糊现象与随机现象不同,不便于用统计分析方法来解决。另外,对于故障诊断来说。往往不要求精确解,只要满足故障隔离要求即可,于是提出把复杂电路看作模糊系统,用模糊信息处理的方法进行故障诊断。模糊诊断的原理是模糊模式识别。测前,利用隶属度函数按照不同的准则构成判别函数;测后,再利用判别函数判别所测得的特性向量对各种故障状态的隶属度程度。为了提高诊断效率,模糊识别应该具有自学习和修正功能,最简单的方法是根据实际诊断的结果,以适当的方式、自动地修正隶属度函数或判别函数,以便不断自我完善。
论文摘要:在现代化生产程度很高的今天,企业的生产,产品的加工制造以及人们的日常生活都离不开电动机的使用,在电动机的使用过程当中有很多注意事项以及要求,否则将会发生机器的损坏,这对企业的运转,人民生活等都会带来诸多不便。对电动机常见的故障,主要分为电气和机械两种,每一种故障都给电动机的安全运行带来极大威胁。因此,对电动机的故障分析维护与检修更显得至关重要。
电动机具有结构简单,运行可靠,使用方便,价格低廉等特点。为保证时机的正常工作对运行的电动机要按电动机完好质量标准的要求进行检查,运行中的电动机与被拖动设备的轴心要对正,运行中无明显的振动,一定要保持通风良好、风翅等要完整无缺。要时刻观察和测量电动机电网电压和正常工作电流,电压变化不应超过额定电压的±5%,电动机的额定负荷电流不能经常超过额定电流,以防时机过热,同时检查电机起动保护装置的动作是否灵活可靠。检查电动机各部分温升是否正常,还要经常检查轴承温度,滑动轴承不得超过度,滚动轴承不得超过70度,滚动轴承运转中的声音要清晰、无杂音。对于电动机的运转环境要做到防砸、防淋、防潮。对于环境不良,经常挪动、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养,及时发现和消除隐患。
一、电动机电气常见故障的分析和处理
(一)时机接通后,电动机不能起动,但有嗡嗡声
可能原因:(1)电源没有全部接通成单相起动;(2)电动机过载;(3)被拖动机械卡住;(4)绕线式电动机转子回路开路成断线;(5)定子内部首端位置接错,或有断线、短路。
处理方法:(1)检查电源线,电动机引出线,熔断器,开关的各对触点,找出断路位置,予以排除;(2)卸载后空载或半载起动;(3)检查被拖动机械,排除故障;(4)检查电刷,滑环和起动电阻各个接触器的接合情况;(5)重新判定三相的首尾端,并检查三相绕组是否有灿线和短路。
(二)电动机起动困难,加额定负载后,转速较低。
可能原因:(1)电源电压较低;(2)原为角接误接成星接;(3)鼠笼型转子的笼条端脱焊,松动或断裂。
处理方法:(1)提高电压;(2)检查铭牌接线方法,改正定子绕组接线方式;(3)进行检查后并对症处理。
(三)电动机起动后发热超过温升标准或冒烟
可能原因:(1)电源电压过低,电动机在额定负载下造成温升过高;(2)电动机通风不良或环境湿度过高;(3)电动机过载或单相运行;(4)电动机起动频繁或正反转次数过多;(5)定子和转子相擦。
处理方法:(1)测量空载和负载电压;(2)检查电动机风扇及清理通风道,加强通风降低环温;(3)用钳型电流表检查各相电流后,对症处理;(4)减少电动机正反转次数,或更换适应于频繁起动及正反转的电动机;(5)检查后姨症处理。
(四)绝缘电阻低
可能原因:(1)绕组受潮或淋水滴入电动机内部;(2)绕组上有粉尘,油圬;(3)定子绕组绝缘老化。
处理方法:(1)将定子,转子绕组加热烘干处理;(2)用汽油擦洗绕组端部烘干;(3)检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板;(4)一般情况下需要更换全部绕组。
(五)电动机外壳带电:
可能原因:(1)电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板;(2)绕组端部碰机壳;(3)电动机外壳没有可靠接地
处理方法:(1)恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板;(2)如卸下端盖后接地现象即消失,可在绕组端部加绝缘后再装端盖;(3)按接地要求将电动机外壳进行可靠接地。
(六)电动机运行时声音不正常
可能原因:(1)定子绕组连接错误,局部短路或接地,造成三相电流不平衡而引起噪音;(2)轴承内部有异物或严重缺油。
处理方法:(1)分别检查,对症下药;(2)清洗轴承后更换新油为轴承室的1/2-1/3。
(七)电动机振动
可能原因:(1)电动机安装基础不平;(2)电动机转子不平衡;(3)皮带轮或联轴器不平衡;(4)转轴轴头弯曲或皮带轮偏心;(5)电动机风扇不平衡。
处理方法:(1)将电动机底座垫平,时机找水平后固牢;(2)转子校静平衡或动平衡;(3)进行皮带轮或联轴器校平衡;(4)校直转轴,将皮带轮找正后镶套重车;(5)对风扇校静。
二、电动机机械常见故障的分析和处理
(一)定、转子铁芯故障检修
定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成,是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。
(1)轴承过度磨损或装配不良,造成定、转子相擦,使铁芯表面损伤,进而造成硅钢片间短路,电动机铁损增加,使电动机温升过高,这时应用细锉等工具去除毛刺,消除硅钢片短接,清除干净后涂上绝缘漆,并加热烘干。
(2)拆除旧绕组时用力过大,使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整,使齿槽复位,并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。
(3)因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀,此时需用砂纸打磨干净,清理后涂上绝缘漆。
(4)因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净,涂上绝缘溱烘干。
(5)铁芯与机座间结合松动,可拧紧原有定位螺钉。若定位螺钉失效,可在机座上重钻定位孔并攻丝,旋紧定位螺钉。
(二)轴承故障检修
转轴通过轴承支撑转动,是负载最重的部分,又是容易磨损的部件。
(1)故障检查
运行中检查:滚动轴承缺油时,会听到骨碌骨碌的声音,若听到不连续的梗梗声,可能是轴承钢圈破裂。轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时,会产生轻微的杂音。
拆卸后检查:先察看轴承滚动体、内外钢圈是否有破损、锈蚀、疤痕等,然后用手捏住轴承内圈,并使轴承摆平,另一只手用力推外钢圈,如果轴承良好,外钢圈应转动平稳,转动中无振动和明显的卡滞现象,停转后外钢圈没有倒退现象,否则说明轴承已不能再用了。左手卡住外圈,右手捏住内钢圈,用力向各个方向推动,如果推动时感到很松,就是磨损严重。
(2)故障修理
轴承外表面上的锈斑可用00号砂纸擦除,然后放入汽油中清洗;或轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时,应更换新轴承。更换新轴承时,要选用与原来型号相同的轴承。
(三)转轴故障检修
(1)轴弯曲
若弯曲不大,可通过磨光轴径、滑环的方法进行修复;若弯曲超过0.2mm,可将轴放于压力机下,在拍弯曲处加压矫正,矫正后的轴表面用车床切削磨光;如弯曲过大则需另换新轴。
(2)轴颈磨损
轴颈磨损不大时,可在轴颈上镀一层铬,再磨削至需要尺寸;磨损较多时,可在轴颈上进行堆焊,再到车床上切削磨光;如果轴颈磨损过大时,也在轴颈上车削2-3mm,再车一套筒趁热套在轴颈上,然后车削到所需尺寸。
(3)轴裂纹或断裂
轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%-15%,纵向裂纹不超过轴长的10%时,可用堆焊法补救,然后再精车至所需尺寸。若轴的裂纹较严重,就需要更换新轴。
(四)机壳和端盖的检修
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。
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