液體變阻器常見(jiàn)故障及處理方法

液體變阻器常見(jiàn)的故障有：上、下限位行程開(kāi)關(guān)受腐蝕或磨損后接觸不良引起控制失靈；進(jìn)線電源相序錯(cuò)位后電動(dòng)升降機(jī)構(gòu)沖出極限位置運(yùn)行而損壞起動(dòng)裝置；箱體強(qiáng)度不足或容積設(shè)計(jì)不當(dāng)引起電液箱變形；還有過(guò)箱體滲漏及電液中殘留有固體電解質(zhì)引起液體電阻變化等故障。上述各類故障中，除電液箱滲漏和嚴(yán)重變形需由生產(chǎn)廠進(jìn)行修補(bǔ)或換新外，其余故障均可由工廠電工自行處理。

1  行程開(kāi)關(guān)故障

液體變阻器內(nèi)動(dòng)、靜電極相對(duì)位置對(duì)起動(dòng)性能影響很大，必須通過(guò)精確調(diào)整上、下行程開(kāi)關(guān)位置嚴(yán)格定位。理論上要求液體變阻器在起動(dòng)結(jié)束時(shí)動(dòng)、靜電極直接接觸，使極板間電阻為零。實(shí)際使用中通常將起動(dòng)結(jié)束時(shí)的極板間距離調(diào)整在2～4mm范圍內(nèi)。兩者間距過(guò)大，極板間殘壓較高，會(huì)出現(xiàn)較大的二次沖擊電流；反之如果極板間距不足，則起動(dòng)結(jié)束時(shí)易發(fā)生極板碰撞。

早期的液體變阻器一般采用機(jī)械式行程開(kāi)關(guān)，安裝在電液箱上方。由于電解液具有較強(qiáng)的腐蝕性，常出現(xiàn)行程開(kāi)關(guān)外殼銹蝕和導(dǎo)電接點(diǎn)接觸不良等故障。可在原行程開(kāi)關(guān)的外側(cè)增加一對(duì)同類型行程開(kāi)關(guān)，將其觸點(diǎn)分別與優(yōu)秀組行程開(kāi)關(guān)兩兩串聯(lián)或并聯(lián)，作為優(yōu)秀對(duì)觸點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)的備用；更進(jìn)一步的措施是將觸點(diǎn)串并后的兩組行程開(kāi)關(guān)移至箱體外安裝，除了仍具有上面的保險(xiǎn)作用外還減輕了電解液對(duì)開(kāi)關(guān)的化學(xué)銹蝕作用；在可靠性方面有較高要求時(shí)則采用高精度無(wú)接點(diǎn)開(kāi)關(guān)代替機(jī)械式行程開(kāi)關(guān)，能有效消除因接觸不良引起的故障。

2  電源倒相故障

液體變阻器動(dòng)電極板在上、下行程開(kāi)關(guān)限定的范圍內(nèi)運(yùn)作，變化余地不大。變阻器上端行程開(kāi)關(guān)控制電極上升位置，當(dāng)上端行程開(kāi)關(guān)受到碰撞后即切斷電機(jī)上升電路；同理電極下降過(guò)程中一經(jīng)碰撞下端行程開(kāi)關(guān)便應(yīng)迅速切斷電機(jī)下降運(yùn)行電路。但當(dāng)電源相序與系統(tǒng)控制原理相悖時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)電機(jī)上升回路通電時(shí)，電機(jī)卻向下運(yùn)行，電極碰撞下端行程開(kāi)關(guān)后雖切斷電氣下行交流接觸器線圈回路但無(wú)法阻止由上升回路控制的電極繼續(xù)下降，造成動(dòng)、靜電極相碰撞后電極仍無(wú)法停止而損壞整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。同理當(dāng)電機(jī)下行回路通電而電極卻上升時(shí)，造成嚴(yán)重的沖頂事故。初次接線調(diào)試時(shí)易發(fā)生此類事故。因而在安裝調(diào)試階段，一般應(yīng)先手動(dòng)使動(dòng)電極板下降至箱體中間位置后再通電檢查電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，務(wù)必使電極升降與系統(tǒng)控制要求相一致。因此，需設(shè)計(jì)應(yīng)用電源倒相電路，防止此類事故。

3  電氣回路故障

液體變阻器電氣控制大致可分三部分:1)主回路，包括電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子接線；2)液體變阻器電極升降控制部分；3)二次控制回路。

液體變阻器二次控制回路接線故障較多。電路設(shè)計(jì)中有一個(gè)允許啟動(dòng)回路，只有當(dāng)內(nèi)、外電路所有條件如電液液位、溫度正常；電極位置正確、行程開(kāi)關(guān)狀態(tài)正常；主電機(jī)短接接觸器斷電開(kāi)路以及其它電路中要求滿足的條件全部滿足啟動(dòng)要求時(shí)，該回路才輸出允許啟動(dòng)信號(hào)。該電路涉及的電氣元件多，有防止變阻器低液位或高溫度下工作的溫度、液位等繼電器類；有防止主電機(jī)轉(zhuǎn)子短接狀態(tài)下啟動(dòng)電機(jī)的接觸器類；有控制電極上下運(yùn)行的行程開(kāi)關(guān)；還有一些為了系統(tǒng)的安全而設(shè)置在進(jìn)相機(jī)雙投閘刀的限位開(kāi)關(guān)和其它電氣上需要的聯(lián)鎖接點(diǎn)等。且各類元件和接點(diǎn)分布地域廣，既有安裝在液體變阻器內(nèi)的元件，又有安裝在高、低壓電氣控制屏內(nèi)的，還有安裝在進(jìn)相機(jī)或電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的。相互之間距離較遠(yuǎn)，采用導(dǎo)線連接時(shí)大部分接點(diǎn)以串聯(lián)的方式相連，任一接點(diǎn)故障都會(huì)影響到正常工作，因而出現(xiàn)故障時(shí)查找比較困難。在日常運(yùn)行中需要經(jīng)常檢查變阻器的液位、溫度是否正常，檢查各接線連接是否完好，接觸是否緊密；各類接觸器、繼電器接點(diǎn)彈簧壓力是否正常，各行程開(kāi)關(guān)位置是否準(zhǔn)確等等；有時(shí)某個(gè)行程開(kāi)關(guān)位置固定失當(dāng)也會(huì)引起接點(diǎn)閉合不全而失常。

主回路電氣故障雖不多見(jiàn)，但也時(shí)有發(fā)生，如曾出現(xiàn)過(guò)啟動(dòng)結(jié)束后轉(zhuǎn)子短接接觸器未及時(shí)閉合，造成變阻器長(zhǎng)期通電，發(fā)生電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電解液溫度升高而沸騰，碳酸鈉溶液化作泡沫溢出箱外等事故。但從根本上說(shuō)，此類故障仍應(yīng)從查找控制短接接觸器的二次控制回路入手。

4  電液箱箱體故障

常見(jiàn)的箱體故障為箱體變形和滲漏兩大類。

4.1 箱體滲漏故障

箱體滲漏故障的特點(diǎn)較隱蔽，查找困難，容易與電機(jī)轉(zhuǎn)子入地、轉(zhuǎn)子引出線入地等常見(jiàn)電氣故障相混淆。滲漏點(diǎn)往往位于箱體底部隱蔽處，附近既無(wú)明顯裂縫或孔洞，甚至連滲漏也往往不是連續(xù)的。不經(jīng)仔細(xì)查找難以察覺(jué)，需要有經(jīng)驗(yàn)的維修人員才能正確判斷和處理。

如果箱體滲漏量不大，只要在電液箱體與金屬構(gòu)架間墊一層2～3mm厚度的絕緣軟橡皮將電阻液入地回路阻斷后就可暫時(shí)解決問(wèn)題。滲漏嚴(yán)重時(shí)應(yīng)該更換箱體或進(jìn)行修補(bǔ)。

4.2 箱體變形的處理

箱體變形故障在早期產(chǎn)品或使用時(shí)間較長(zhǎng)的設(shè)備中較為多見(jiàn)，主要是材質(zhì)和制造質(zhì)量問(wèn)題，箱體外筒壁和隔離板需要用12mm厚度的PVC塑料板制作，發(fā)生嚴(yán)重變形的箱體往往是由于塑料板強(qiáng)度不足或焊接質(zhì)量不良引起。連續(xù)啟動(dòng)產(chǎn)生的熱量積聚使電解液溫度升高，長(zhǎng)期過(guò)熱后箱體出現(xiàn)變形。對(duì)于嚴(yán)重變形的箱體應(yīng)及時(shí)更換。

4.3 箱體容積過(guò)小

設(shè)計(jì)不當(dāng)有時(shí)也會(huì)引起箱體變形，箱體容積大小決定了液體變阻器熱容量的大小，液體變阻器能連續(xù)多次啟動(dòng)而不出現(xiàn)較大溫升，主要是電解液具有較大的熱容量。因而一般要求變阻器箱體盡可能大，以保證有足夠的熱容量，否則，應(yīng)考慮擴(kuò)大箱體容積。

5  導(dǎo)電極板和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障

5.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障

液體變阻器常見(jiàn)的傳動(dòng)方式是電機(jī)通過(guò)皮帶輪減速后由絲桿拖動(dòng)傳動(dòng)架在導(dǎo)軌或?qū)Р蹆?nèi)上下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌與滑塊結(jié)合面越緊密，則傳動(dòng)架在升降過(guò)程中越平穩(wěn)。其常見(jiàn)故障為滑塊松動(dòng)、滑塊卡滯和傳動(dòng)皮帶張力不當(dāng)。因而在日常維修保養(yǎng)中要經(jīng)常注意傳動(dòng)機(jī)械的潤(rùn)滑，及時(shí)調(diào)整皮帶的松緊程度。對(duì)變阻器生產(chǎn)廠來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌、滑塊、絲桿一定要進(jìn)行精加工。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度對(duì)電機(jī)啟動(dòng)性能也有一定影響，運(yùn)行速度過(guò)快，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的沖擊力相應(yīng)增大，行程開(kāi)關(guān)受沖撞造成開(kāi)關(guān)過(guò)度磨損，且容易產(chǎn)生行程過(guò)沖。因而導(dǎo)電極板傳動(dòng)架的上下升降線速度不宜超過(guò)20mm/s，啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間一般在25～40s之間。

5.2 導(dǎo)電極板故障

導(dǎo)電極板以電解銅和合金材料為主，粉末冶金或鑄造材質(zhì)的導(dǎo)電板厚度較大，通常在12mm以上，耐機(jī)械沖擊和耐腐蝕性能較強(qiáng)，但導(dǎo)電性較差；電解銅導(dǎo)電極板通常厚度為4～5mm，機(jī)械強(qiáng)度較差，在長(zhǎng)期運(yùn)行中容易引起變形。嚴(yán)重時(shí)曾發(fā)現(xiàn)過(guò)厚度2～3mm的電極在使用中出現(xiàn)極板卷曲事故。同時(shí)電解銅導(dǎo)電極板易受電解液腐蝕，在表面出現(xiàn)一層深綠色氧化物，時(shí)間長(zhǎng)久后也會(huì)對(duì)啟動(dòng)帶來(lái)不良影響。好能在其外表均勻鍍錫，以增加防腐性能。不論是合金材質(zhì)或電解銅材質(zhì)都應(yīng)該定期進(jìn)行清洗。

安裝導(dǎo)電極板時(shí)必須注意水平度和垂直度，確保運(yùn)行中上、下導(dǎo)電極板平面間保持平行。

6  電阻液故障

電阻液是一種弱酸強(qiáng)堿性鹽溶液，呈堿性。水泥廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的灰塵污物等容易進(jìn)入電液箱內(nèi)并在箱體底部沉積，需定期對(duì)箱體進(jìn)行清洗和電阻液更新。當(dāng)變阻器箱體滲漏等原因出現(xiàn)電液箱內(nèi)濃度發(fā)生較大變化時(shí)也必須重新配置電阻液。

6.1 液位過(guò)低

電阻液常因發(fā)熱、蒸發(fā)和環(huán)境條件、干濕度變化等因素引起水分大量消耗，為了保持箱體內(nèi)正常液位，需經(jīng)常向電液箱內(nèi)增添純凈水進(jìn)行補(bǔ)充。一旦箱體內(nèi)液位低于動(dòng)電極板，此時(shí)如不及時(shí)采取補(bǔ)液措施，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路開(kāi)路，必然會(huì)引起很大的沖擊電流而導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘，其后果十分危險(xiǎn)。

電液箱內(nèi)液體總量顯著減少，會(huì)使變阻器的熱容量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量會(huì)引起電阻液溫度上升過(guò)快。

6.2 液位過(guò)高

箱體內(nèi)液位若超過(guò)正常液位過(guò)多，啟動(dòng)時(shí)隨著動(dòng)電極板的上下運(yùn)動(dòng)有部分溶液會(huì)被帶出箱外，不但對(duì)周圍環(huán)境造成污染，外溢的電解液還會(huì)對(duì)箱體的金屬外殼造成腐蝕和損壞。

6.3 電阻液濃度變化

電阻液配置方法不當(dāng)會(huì)引起運(yùn)行不久后阻值變化。正確的操作程序是:先在變阻器箱體內(nèi)注入足夠的純凈水，一般加至正常液位70%左右；然后根據(jù)負(fù)荷及電機(jī)參數(shù)大致估算所需的固體碳酸鈉，選用一個(gè)合適的容器用30～50kg、85℃左右熱水溶化足量的粉狀碳酸鈉，充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆芙夂笈渲贸蓾舛葹?%～10%的碳酸鈉母液，用量杯將該母液等量地注入三相槽內(nèi)，攪拌均勻后再注入純凈水使液面增至適當(dāng)位置，然后再進(jìn)行電阻測(cè)量和調(diào)整。

任何情況下都不允許將粉狀碳酸鈉直接投入箱體內(nèi)，否則未完全溶解的碳酸鈉固體在運(yùn)行過(guò)程中逐漸溶化，溶液電阻值變小，而導(dǎo)致啟動(dòng)性能惡化。

當(dāng)發(fā)生液體變阻器箱體滲漏而引起箱內(nèi)溶液液面過(guò)度下降，通常采取加入純凈水的方法補(bǔ)充，如果滲漏嚴(yán)重，補(bǔ)入液體過(guò)多，也會(huì)使電解液濃度發(fā)生較大變化。

7  啟動(dòng)性能不理想

7.1 啟動(dòng)電流大

電解液濃度過(guò)大即電阻值小，會(huì)引起電機(jī)啟動(dòng)電流增大，對(duì)電網(wǎng)沖擊變大。要將濃度偏大的溶液進(jìn)行稀釋比較麻煩，需先將箱體內(nèi)溶液用小水泵或其它設(shè)備取出部分，使箱內(nèi)液面顯著下降后，再加入純凈水以稀釋溶液濃度，使溶液電阻與計(jì)算值相接近。當(dāng)然電機(jī)啟動(dòng)電流的大小與機(jī)械負(fù)荷的變化也有一定關(guān)系。

正常運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)生啟動(dòng)電流增大，如果不存在機(jī)械等方面原因，一般需要對(duì)變阻器內(nèi)電阻值重新測(cè)量，特別是高溫環(huán)境下或干燥冬季的過(guò)量蒸發(fā)容易使箱體內(nèi)水分大量減少，引起溶液濃縮而阻值顯著減小。因而有必要經(jīng)常對(duì)箱體內(nèi)液位進(jìn)行檢查和觀察，以防出現(xiàn)不正常現(xiàn)象。一般液體變阻器使用說(shuō)明書認(rèn)為:用液體變阻器啟動(dòng)時(shí)可以將啟動(dòng)電流控制在1.1～1.2倍電機(jī)額定電流范圍內(nèi)。而我們?cè)诠S企業(yè)中自行調(diào)試時(shí)往往以設(shè)備能順利啟動(dòng)為前提，盡可能降低啟動(dòng)電流，因而通常都將啟動(dòng)電流控制在等于或小于電機(jī)額定電流范圍內(nèi)。

7.2 二次沖擊電流大

一臺(tái)配置合理的液體變阻器能夠使啟動(dòng)過(guò)程中電流變化接近一條直線。二次沖擊電流是指電機(jī)由啟動(dòng)轉(zhuǎn)入運(yùn)行過(guò)程時(shí)出現(xiàn)的一個(gè)較大的短暫沖擊電流值。一般認(rèn)為由啟動(dòng)電阻配置不當(dāng)或電機(jī)沒(méi)有完成啟動(dòng)過(guò)程而提前進(jìn)入運(yùn)行引起。合理調(diào)整啟動(dòng)電阻值，調(diào)整動(dòng)、靜電極板間行程以延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間都是常用方法。此外還可考慮減慢變阻器升降機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度來(lái)增加啟動(dòng)時(shí)間。

7.3 啟動(dòng)速度慢

電解液濃度過(guò)小，電阻值大，易出現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩顯著減小而電機(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)，即使能勉強(qiáng)啟動(dòng)，啟動(dòng)結(jié)束后的二次沖擊電流也相當(dāng)大。如果出現(xiàn)這類情況，一般首先應(yīng)考慮電阻液配置方面存在的問(wèn)題。檢測(cè)后如果確認(rèn)需要降低電阻值，可有40～60℃溫水溶解少量粉狀碳酸鈉作為母液，逐相均勻摻入電液箱內(nèi)以降低電阻值，但需隨時(shí)測(cè)量電阻具體數(shù)值，切忌過(guò)度。直至能滿足啟動(dòng)要求為止。

8  變阻器溫升過(guò)高

熱容量大是液體變阻器的一個(gè)重大特征，因而允許連續(xù)多次啟動(dòng)而溫度不會(huì)超過(guò)額定值。選用變阻器規(guī)格型號(hào)時(shí)要考慮電機(jī)各方面的性能參數(shù)和運(yùn)行要求，例如電機(jī)的啟動(dòng)電流、啟動(dòng)頻繁程度、液體變阻器周圍的環(huán)境溫度、散熱條件等。

如果發(fā)現(xiàn)溫升過(guò)高的變阻器箱體內(nèi)液位不高，也可以通過(guò)增加液體量即增大熱容量的方法部分改善溫升高的現(xiàn)象。