張 慧 季國賓 郭 駿 梁 強 魏曉豐

（中海油田能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司）

0 引言

潛污泵在石油石化行業(yè)具體用途多種多樣。首先，它常用于處理含有固體顆粒和污染物的廢水。石油石化行業(yè)產(chǎn)生的廢水中常含有油脂、懸浮物、化學物質(zhì)等污染物，潛污泵可以將這些廢水抽出，并通過過濾、分離等工藝處理，凈化后再排放或回收利用。其次，對于在油氣終端的工作人員來說，其生活用水的排污也在很大程度上依賴潛污泵的正常運行，由此可見潛污泵在石油石化行業(yè)各個流程中的應用是非常廣泛的[1]。然而潛污泵在實際使用時，可能由于惡劣的使用環(huán)境造成故障頻發(fā)：首先，潛污泵通常被應用于污水處理廠、工業(yè)廢水處理等場所，這些地方污水污染嚴重，氣味難聞，環(huán)境惡劣；其次，潛污泵需要長時間在水中工作，水中含有大量污染物和顆粒物，對泵體和機械部件造成腐蝕和磨損。此外，由于潛污泵通常安裝在較深的井中，工作環(huán)境狹窄、濕度高，給維護和維修帶來困難。綜上所述，潛污泵的工作環(huán)境惡劣，對設(shè)備的耐久性和操作人員的工作條件提出了較高的要求，因此有必要針對潛污泵的故障現(xiàn)象、故障原因進行分析總結(jié)，以提升潛污泵的運行可靠性。本文通過以渤海地區(qū)某油氣終端處理廠潛污泵燒毀的某起事故原因進行討論，并提出解決措施。

1 事故概況

位于渤海地區(qū)某油氣終端處理廠的泵房中放置了兩臺潛污泵，兩臺泵由同一電源供電并由時間繼電器控制，輪換投入使用，電機參數(shù)如下表所示。在該泵正常運行半年后，處理廠值班人員進入泵房巡查電機運行情況，發(fā)現(xiàn)其中一臺電機已跳閘。值班人員遂試圖合閘發(fā)現(xiàn)合不上，隨即開始對潛污泵進行拆除檢查，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)電機定子部分被燒毀，水泵整體情況如圖1 所示，被燒毀的定子如圖2 所示。另一臺電機以及母排和線纜均完好。經(jīng)現(xiàn)場人員進一步查看，發(fā)現(xiàn)故障電機的繼電保護裝置未受到損壞。

圖1 被拆解后的故障潛污泵

圖2 被燒毀的定子線圈情況

表 潛污泵參數(shù)

2 潛污泵常見燒毀故障原因與分析

2.1 潛污泵未按照規(guī)范安裝造成電機燒毀

其中原因之一在于潛污泵在安裝過程中，由于安裝人員在下放水泵時未嚴格遵循安裝步驟，將泵體手環(huán)拉下，而是采用通過電纜的方式將潛污泵放進水中，這就有可能引起電纜線密封的損壞，使電機泵體進水，最終導致電機燒毀事故[2]；另外，在安裝過程中，由于電纜線斷路、繼電器接觸不良等情況導致電機缺相運行，使得電流增大，造成潛污泵定子繞組的溫度升高，繞組燒毀；其次，潛污泵的安裝位置選擇不當，例如選擇了水位過高或者存在大量固體顆粒物的位置，會導致泵體過度負荷運行，電機無法正常降溫，進而導致電機燒毀。其次，如果潛污泵的進水管道設(shè)計不合理，比如直接與污水管道相連或者存在過多轉(zhuǎn)彎，會導致泵體吸入大量固體顆粒物，造成泵體堵塞，電機運行不暢，最終導致電機過熱而燒毀。因此，在安裝過程中，要嚴格檢查，堅決避免缺相運行的情況。

2.2 潛污泵流體中的雜質(zhì)較多引起電機堵轉(zhuǎn)

潛污泵主要的作業(yè)對象為含雜質(zhì)的污水，當污水中的雜質(zhì)或者纖維過多導致電機葉輪堵住或卡死，瞬間電流（即堵轉(zhuǎn)電流）可達額定電流的7 倍以上，在短時間內(nèi)就可造成線圈過熱，進而導致潛污泵燒毀事故。同樣的，當抽水管徑的選擇過小的時候，污水中的雜質(zhì)可能會將抽水口堵住，同樣造成電機堵轉(zhuǎn)，并造成燒毀事故[3]。因此當潛污泵發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，應及時將泵進行拆檢處理，或者檢查抽水口的管口情況并清除雜物以使得電機葉輪恢復正常工作狀態(tài)。同時對于燒毀的定子繞組進行拆除并修復。

2.3 潛污泵過載使用引起電機燒毀

電機在過電流運行的情況下會導致溫升增加，此時容易造成電機燒損事故。例如在實際使用過程中，泵揚程的選擇不合理，過高或過低，都可能導致潛污泵的過載。泵揚程的選擇應參考計算如下：

式中，h為靜揚程；hj為局部水頭損失；hf為沿程水頭損失。因此，為了避免潛污泵的過載使用，應選擇合適揚程的泵，并且在運行過程中要隨時觀察潛污泵的電流情況，若出現(xiàn)電流過大的情況應將潛污泵進行停機檢查[4]。另外，潛污泵長時間運行在脫水工況也可能導致電機的燒毀，原因是在脫水時會使電機散熱不良，因此要避免長時間脫水運行的情況。

2.4 電源電能質(zhì)量不合格引起電機燒毀

電網(wǎng)供電不穩(wěn)定，電壓波動過大，特別是電壓過低，會導致潛污泵電機無法正常運行。由于潛污泵通常處于電網(wǎng)的用電末端，因此容易出現(xiàn)運行電壓過低的情況。當供電電壓低于額定電壓的10%時，電機無法得到足夠的電能供應，無法達到額定轉(zhuǎn)速，導致電機負荷過重，發(fā)熱增加，可能最終導致電機燒毀。相反，電壓過高引起電機過熱也會燒壞繞組，電壓過高可能會導致電機絕緣擊穿，使得電流通過絕緣材料，短路電機內(nèi)部的線圈，從而引起電機損壞[5]。因此，潛污泵在作業(yè)時，電源電壓值必須控制在±10%的額定電壓之內(nèi)，若超出此電壓范圍，操作人員應將潛污泵停止運行，避免出現(xiàn)燒毀事故。

2.5 人員的不合理操作導致電機燒毀

在潛污泵運行使用過程中，由于操作人員對潛污泵不合理地頻繁開啟與關(guān)停，使得電機燒毀。在電機啟動的過程中，最高啟動電流可能達到額定電流的8倍，因此若長時間的頻繁啟動，可能導致定子繞組內(nèi)的電流過高。具體來說，頻繁開啟潛污泵時，起動電流會瞬間增大，這會導致電機受到較大的負荷。而頻繁關(guān)停潛污泵時，停止電流沖擊會使電機突然失去了冷卻和潤滑，從而引起電機過熱。除了電機燒毀的風險，頻繁地開啟和關(guān)停還可能對其他部件和設(shè)備造成損壞，例如啟動器、接觸器等。由于電機的散熱是通過污水的流動帶走的，而在啟停的過程中，電機并未真正抽走污水，因此對于電機來說，其散熱性能也受到影響，易出現(xiàn)電機燒毀的情況。

2.6 繼電保護裝置失靈或定值的不合理導致其失去應有的保護功能

繼電保護是保護電網(wǎng)中設(shè)備的最重要的一道屏障。當發(fā)現(xiàn)設(shè)備在不正常的狀態(tài)下工作，繼電保護裝置可通過切斷電源的方式防止設(shè)備損壞故障的發(fā)生及縮小事故范圍。當繼電保護失靈的時候是無法起到相應的保護作用的，因此對于電機的繼電保護應該定期做校驗，確保繼電保護裝置功能的有效性。

其次，對于繼電保護裝置來說，定值的合理性也決定裝置是否能夠?qū)崿F(xiàn)其保護性能[6]。例如對于電機的過流保護來說，定值設(shè)定得過高可能會導致保護在事故發(fā)生時沒有及時動作。而相反，定值設(shè)定的過低可能會造成保護的誤動作，影響電機在正常運行時的工作狀態(tài)。

3 原因分析及解決措施

3.1 所抽的介質(zhì)濃度過大導致進水口被堵死

通過對潛污泵進一步的拆解情況來看，進水口明顯被大量污泥堵住?，F(xiàn)場情況如圖3 所示。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，潛污泵所排污水的液體過于濃稠，導致進水口被堵，由此造成葉輪的堵轉(zhuǎn)。長期堵塞進水口會導致泵的運行不順暢，增加泵的磨損和故障的風險，從而減少泵的壽命。對于潛污泵來說，轉(zhuǎn)子機械力矩的減小會導致定子電流的增大，使電機處于過載狀態(tài)。由于進水受阻，泵在工作時需要承受更大的負荷，使泵的電機負荷加大，可能會導致電機過熱，甚至燒毀。

圖3 故障潛污泵的進水口檢查情況

由于潛污泵主要的作業(yè)對象為含雜質(zhì)的污水，而非過于濃稠的污泥，為避免這種情況，對于運行人員來說，首先應注意加強對潛污泵運行工作的巡查，隨時觀測潛污泵的電流運行值，發(fā)現(xiàn)過流運行情況能夠及時切斷電機電源，避免對電機的損壞。其次，對潛污泵工作的環(huán)境要密切關(guān)注，當發(fā)現(xiàn)被抽介質(zhì)濃度過大的情況，應及時處理，對介質(zhì)進行稀釋，并對進水口進行清理疏通。此外，還可以通過在潛污泵的進水口處加裝反堵塞裝置，如旋轉(zhuǎn)刀片或刷子裝置等，可以防止污泥和雜物過多堵塞進水口。以及定期清理進水口中的污泥和雜物，保持進水通暢?？梢愿鶕?jù)實際情況，制定清理計劃，定期檢查和清理進水口。

3.2 缺相運行導致電機燒毀

根據(jù)電機現(xiàn)場解剖情況可以看出，電機有兩相線圈被燒毀，另一相線圈完好，且現(xiàn)場保護未動作。因此判斷電機是由缺相引起的過載燒毀的，如圖4 所示。電動機缺相運行使得電流增大，造成潛污泵定子繞組的溫度升高，繞組燒毀。

圖4 被燒毀的定子線圈

導致電機缺相運行的原因可能有以下幾種[7-8]：

1）潛污泵的熔斷器接觸不良或受機械損傷，使電機斷相。

2）潛污泵的熔斷器中熔絲的規(guī)格選擇不合理，造成電機斷相。

3）潛污泵的供電電源進線斷相或者三相開關(guān)（隔離開關(guān)、膠蓋開關(guān)等）某一相斷。

4）潛污泵控制回路中的接觸器、繼電器長期使用可能導致其接觸不良；或者控制回路元件在運行過程中誤動作造成電機斷相。

5）潛污泵繞組連線間虛焊，或者引出線斷造成一相斷路。

6）在潛污泵運行過程中，由于環(huán)境因素（例如過于潮濕或者溫度過高等）造成定子的絕緣部分出現(xiàn)問題，導致潛污泵定子繞組的短路，也可能會造成電機斷相。

4 結(jié)束語

在當前的污水處理工程中，潛污泵發(fā)揮著非常重要的作用。然而在實際運行過程中，由于其通常處于惡劣的作業(yè)環(huán)境，因此定子燒毀的現(xiàn)象時有發(fā)生。本文系統(tǒng)地總結(jié)了潛污泵定子燒毀的原因，并針對渤海地區(qū)某油氣終端處理廠一起潛污泵燒毀的事故原因進行討論，提出解決措施，吸取教訓，確保污水處理工作的有序進行，保障處理廠工作人員日常工作需求。