賈東輝

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300451)

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，配電系統(tǒng)中的電機(jī)控制單元在其中起著重要的作用，連接在配電系統(tǒng)和設(shè)備之間，承擔(dān)著設(shè)備供電、啟停、監(jiān)控、報(bào)警、保護(hù)等責(zé)任，為了便于維護(hù)、保養(yǎng)、統(tǒng)一管理，通常采用集中安裝的方式進(jìn)行，中大型企業(yè)會(huì)配置規(guī)范的配電間，并根據(jù)企業(yè)設(shè)備的規(guī)模程度，配置足夠的控制單元，且多采用低壓電機(jī)控制抽屜單元，因其占地小、安裝緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，被廣泛使用。

海上某油田低壓設(shè)備控制單元采用400 V 抽屜式電機(jī)控制單元，共計(jì)549 個(gè)單元。抽屜柜在線時(shí)為推進(jìn)模式，通過(guò)動(dòng)觸頭插接到母排的靜觸頭上供電。抽屜柜在線使用時(shí)，為了避免造成啟動(dòng)時(shí)的誤抽出，通常會(huì)設(shè)計(jì)機(jī)械、電氣等相關(guān)聯(lián)鎖來(lái)保障操作者和用電安全等，由于采取抽屜柜疊加、緊湊方式安裝，也造成了在運(yùn)行期間的維護(hù)困難，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和隱患存在滯后性，隱蔽性更強(qiáng)，不易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和處理，從而造成電氣火災(zāi)隱患。為了盡早發(fā)現(xiàn)該類型控制單元的問(wèn)題及隱患，本文將多年生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐中如何避免和及時(shí)發(fā)現(xiàn)該類設(shè)備隱患問(wèn)題的運(yùn)維方式、方法予以總結(jié)，與讀者交流探討。

1 初始檢查

一般而言，抽屜式的電機(jī)控制單元在多年的發(fā)展演變中，都有較為成熟的設(shè)計(jì)原理，在設(shè)計(jì)和保護(hù)上也較為簡(jiǎn)單。雖然原理設(shè)計(jì)上問(wèn)題較少，但在設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)的實(shí)際匹配上，及在廠家生產(chǎn)和裝配過(guò)程中卻常出現(xiàn)問(wèn)題，因此初始檢查是尤為重要的。常見(jiàn)問(wèn)題歸納如下。

1.1 抽屜控制單元的測(cè)試

在初期投運(yùn)期間，要徹底摸清控制原理，測(cè)試完成單元所有功能，特別要注意與外界關(guān)聯(lián)設(shè)備的聯(lián)調(diào)，如：ESD 是否可以正常觸發(fā)跳閘；跳閘是否準(zhǔn)確；相關(guān)聲光報(bào)警是否可以進(jìn)行就地、遠(yuǎn)傳反饋等。我們通常會(huì)疏忽這方面的調(diào)試，從而造成后續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，無(wú)法及時(shí)提示現(xiàn)場(chǎng)值班人員，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。

1.2 控制單元設(shè)計(jì)與實(shí)際控制功率不匹配

以往排查中也常發(fā)現(xiàn)電機(jī)額定功率超過(guò)設(shè)計(jì)值的情況，如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)行容易造成元器件壽命縮短發(fā)熱或保護(hù)失效等情況。如：

①現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際功率大于設(shè)計(jì)主控元件及線路，造成線路整體發(fā)熱過(guò)載。

②熱繼電保護(hù)器調(diào)節(jié)過(guò)大，造成電機(jī)超保護(hù)范圍。

③主接觸器選型接近額定電流，隨著吸合頻次的增加，造成接觸器接觸面減少，逐步發(fā)熱燒壞元器件等(圖1)。

圖1 控制單元主線路截面積過(guò)小發(fā)熱Fig.1 Heat generation caused by too small crosssectional area of main circuit of control unit

1.3 元件裝配錯(cuò)誤，線路壓接部位松動(dòng)

抽屜柜在工廠批量生產(chǎn)過(guò)程中易出現(xiàn)檢驗(yàn)疏忽或檢測(cè)不到位的情況發(fā)生，如：

①缺少墊片、動(dòng)觸頭缺少插接片等情況。

②線路壓接部位松動(dòng)、安裝不到位、線路螺絲扭矩不到位(圖2)。

圖2 動(dòng)觸頭插接片壓接不良造成A相過(guò)熱Fig.2 Overheat of phase A caused by bad crimping of plug-in piece of moving contact

1.4 主斷路器的校核

主斷路器在該類型控制單元起到最后的過(guò)載、短路、欠壓等相關(guān)保護(hù)，是抽屜柜的最后一道保護(hù)關(guān)卡。通常這類斷路器的過(guò)載、延時(shí)可以通過(guò)設(shè)計(jì)的保護(hù)模塊等進(jìn)行調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)后的值并不能確認(rèn)為實(shí)際動(dòng)作值，需要進(jìn)行校驗(yàn)確認(rèn)。由于數(shù)量眾多，常常受到忽視，造成保護(hù)失效、精準(zhǔn)降低等情況，甚至造成越級(jí)跳閘，從而釀成電氣事故或更高級(jí)別停電情況。

2 運(yùn)維中的檢查

在配電抽屜柜投入運(yùn)行后，由于工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)性等特點(diǎn)，整體的配電系統(tǒng)停電維護(hù)并不能隨時(shí)進(jìn)行，如何在運(yùn)行中保障抽屜盤(pán)柜的持續(xù)、健康穩(wěn)定運(yùn)行，檢查是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但如何查出潛在的風(fēng)險(xiǎn)和隱患并及時(shí)排除更是關(guān)鍵所在。

2.1 常規(guī)檢查及預(yù)防性維護(hù)

在常規(guī)檢查和維護(hù)時(shí)，要特別注意每個(gè)抽屜柜的三相電壓、電流參數(shù)的變化情況、絕緣情況等。定期進(jìn)行設(shè)備倒運(yùn)，抽出抽屜單元，針對(duì)內(nèi)部主回路和控制回路進(jìn)行逐一檢查、緊固和調(diào)整，觀察線路的顏色是否有氧化變色等情況，初步進(jìn)行判斷，同時(shí)對(duì)熱保護(hù)繼電器、斷路器等保護(hù)元件進(jìn)行測(cè)試，達(dá)到最佳狀態(tài)。

2.2 人員巡視檢查

配電間通常按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)配有相應(yīng)的煙霧、熱探頭等設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)房間火災(zāi)情況，也會(huì)配有相應(yīng)的滅火系統(tǒng)，但電氣火災(zāi)的形成初期多為陰燃、過(guò)熱，產(chǎn)生輕微的焦糊味道，此種微量的氣體不足以驅(qū)動(dòng)火氣系統(tǒng)報(bào)警。為了提前發(fā)現(xiàn)此類問(wèn)題，針對(duì)無(wú)人值守的配電間，可采用操維人員相結(jié)合的方法進(jìn)行半小時(shí)巡檢或1 小時(shí)巡檢輪回制，加強(qiáng)這方面的管控補(bǔ)充，同時(shí)也可以在雨季檢查房間是否存在水浸等常規(guī)探頭無(wú)法監(jiān)測(cè)到的情況。

2.3 元器件的定期更換和修復(fù)

在自動(dòng)化控制中，多存在自動(dòng)啟停設(shè)備，此類設(shè)備要特別注意主回路上的接觸器，可以通過(guò)計(jì)算每天的啟動(dòng)次數(shù)來(lái)推算出其吸合頻次，提前考慮壽命周期。另一方面特別是控制通斷大電流的接觸器，隨著每次的吸合，觸頭間的接觸面積會(huì)在每次吸合的過(guò)程中存在拉弧現(xiàn)象，使接觸面燒蝕而減小接觸面積。以上這兩種情況都需要提前考慮修復(fù)和更換接觸器觸頭，來(lái)保障此類設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 故障處理后的“回訪”檢查

在配電系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題屬于常見(jiàn)情況，根據(jù)每個(gè)工人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，其處理方法也各有不同，有時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題剛解決，沒(méi)有多久問(wèn)題再次出現(xiàn)的情況或伴隨更為嚴(yán)重的次生故障。在這些年的電氣設(shè)備管理中，針對(duì)故障處理后的最為關(guān)鍵的執(zhí)行步驟就是“回訪”，通過(guò)對(duì)故障處理后的運(yùn)行情況、溫度、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣性能等進(jìn)行整體后評(píng)估，采用該方法曾多次避免過(guò)電氣設(shè)備故障引起的次生故障，能夠有效降低故障再發(fā)生率。

2.5 倒運(yùn)即熱成像檢查

由于抽屜柜單元的緊湊和相對(duì)封閉性，運(yùn)行中如對(duì)柜內(nèi)溫度進(jìn)行檢查確實(shí)存在困難，很難發(fā)現(xiàn)初期問(wèn)題。通過(guò)這些年的摸索，根據(jù)溫度降溫的滯后性，現(xiàn)場(chǎng)在定期倒運(yùn)設(shè)備時(shí)，采取斷電后立即抽出的形式開(kāi)展熱成像檢查，掃測(cè)柜內(nèi)元器件及線路情況，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備單元較多、人員受限時(shí)，也可以著重檢查大功率設(shè)備單元，因該類設(shè)備電流較大，更易出現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)3 年多的實(shí)際應(yīng)用其效果顯著，使用此方法曾連續(xù)多次查出問(wèn)題設(shè)備[1]。

3 新技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

針對(duì)配電抽屜柜系統(tǒng)的運(yùn)行弊端及這些年此類設(shè)備造成的故障、損失等，相關(guān)的創(chuàng)新優(yōu)化、科技技術(shù)也逐步受到重視，輔助現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理。

3.1 導(dǎo)軌巡視機(jī)器人

安裝一個(gè)集成攝像、溫度、煙氣等多功能為一體的設(shè)備，通過(guò)導(dǎo)軌完成對(duì)配電設(shè)備的巡回檢查、參數(shù)記錄，在巡視過(guò)程中可完成電氣參數(shù)掃測(cè)記錄、熱成像、煙氣情況等，可大幅度降低現(xiàn)場(chǎng)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，且安全可靠[2]。

3.2 早期空氣采樣火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)

通過(guò)多點(diǎn)安裝吸氣式火災(zāi)探測(cè)器，監(jiān)測(cè)每一排配電柜發(fā)熱的早期及各階段所產(chǎn)生的次微粒，達(dá)到提前預(yù)警的效果[3]。