机电设备安装试运行异常现象分析与对策.doc
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机电设备安装试运行异常现象分析与对策
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佚名文章来源：
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5/18/20077:
44:
43PM摘要：
工程机电设备安装施工完成之后，通常要对电动机及其所带的机械作单机起动调试。
调试运行的目的是考验设备设计、制造和安装调试的质量，验证设备连续工作的可靠性。
在实际工作中往往会碰到意想不到的异常现象，使电机起动失败而跳闸。
为了便于事后分析，在电机起动之前，我们就应做好事前准备工作，对电器、二次回路接线、电动机及机械装置等进行检查，并对检查的结果加以分析。
本文着重介绍电动机起动失败的几类主要现象，并分析其起动失败的原因及采取的对策。
关键词：
机电设备安装试运行电动机机械装置异常现象对策
1、概述
在工程机电设备安装施工完成之后，通常要对电动机及其所带的机械作单机起动调试。
调试运行设备是在施工单位人员的操作下，按照正式生产或使用的条件和要求进行较长时间的工作运转，与项目设计的要求进行对比。
目的是考验设备设计、制造和安装调试的质量，验证设备连续工作的可靠性，对设备性能作一次检测，并将检测的数据与设备制造出厂记录的数据进行比较，对设备工程的质量作出评价。
在实际工作中设备的试运行住住会碰到意想不到的异常现象，使电动机起动失败而跳闸，较大容量的电动机机会便多一些。
为了便于事后分析，在电机起动之前，我们就应做好事前准备工作（尤其是大型电动机更需要重视），并对检查的结果加以分析。
2、电动机起动前的检查与试运行检查
2．1启动前的检查
（1）新安装的或停用三个月以上的电动机，用兆欧表测量电动机各项绕组之间及每项绕组与地（机壳）之间的绝缘电阻，测试前应拆除电动机出线端子上的所有外部接线。
通常对500V以下的电动机用500V兆欧表测量，对500~3000V电动机用1000V兆欧表测量其绝缘电阻，按要求，电动机每1kV工作电压，绝缘电阻不得低于1兆欧，电压在1k伏以下、容量为了1000千瓦及以下的电动机，其绝缘电阻应不低于0.5兆欧。
如绝缘电阻较低，则应先将电动机进行烘干处理，然后再测绝缘电阻，合格后才可通电使用。
（2）检查二次回路接线是否正确，二次回路接线检查可以在未接电动机情况下先模拟动作一次，确认各环节动作无误，包括信号灯显示正确与否。
检查电动机引出线的连接是否正确，相序和旋转方向是否符合要求，接地或接零是否良好，导线截面积是否符合要求。
（3）检查电动机内部有无杂物，用干燥、清洁的200-300kPa的压缩空气吹净内部（可使用吹风机或手风箱等来吹），但不能碰坏绕组。
（4）检查电动机铭牌所示电压、频率与所接电源电压、频率是否相符，电源电压是否稳定（通常允许电源电压波动范围为±5%），接法是否与铭牌所示相同。
如果是降压起动，还要检查起动设备的接线是否正确。
（5）检查电动机紧固螺栓是否松动，轴承是否缺油，定子与转子的间隙是否合理，间隙处是否清洁和有无杂物。
检查机组周围有无妨碍运行的杂物，电动机和所传动机械的基础是否牢固。
（6）检查保护电器（断路器、熔断器、交流接触器、热继电器等）整定值是否合适。
动、静触头接触是否良好。
检查控制装置的容量是否合适，熔体是否完好，规格、容量是否符合要求和装接是否牢固。
。
（7）电刷与换向器或滑环接触是否良好，电刷压力是否符合制造厂的规定。
（8）检查启动设备是否完好，接线是否正确，规格是否符合电动机要求。
用手扳动电动机转子和所传动机械的转轴（如水泵、风机等），检查转动是否灵活，有无卡涩、摩擦和扫膛现象。
确认安装良好，转动无碍。
（9）检查传动装置是否符合要求。
传动带松紧是否适度，联轴器连接是否完好。
（10）检查电动机的通风系统、冷却系统和润滑系统是否正常。
观察是否有泄漏印痕，转动电动机转轴，看转动是否灵活，有无摩擦声或其它异声。
（11）检查电动机外壳的接地或接零保护是否可靠和符合要求。
2．2电动机试运行过程中检查。
2．2．1启动时检查
（1）电动机在通电试运行时必须提醒在场人员注意，传动部分附近不应有其它人员站立，也不应站在电动机及被拖动设备的两侧，以免旋转物切向飞出造成伤害事故。
（2）接通电源之前就应作好切断电源的准备，以防万一接通电源后电动机出现不正常的情况时（如电动机不能启动、启动缓慢、出现异常声音等）能立即切断电源。
使用直接启动方式的电动机应空载启动。
由于启动电流大，拉合闸动作应迅速果断。
（3）一台电动机的连续启动次数不宜超过3~5次，以防止启动设备和电动机过热。
尤其是电动机功率较大时要随时注意电动机的温升情况。
（4）电动机启动后不转或转动不正常或有异常声音时，应迅速停机检查。
（5）使用三角启动器和自耦减压器时，软启动器或变频启动时必须遵守操作程序。
2．2．2试运行时检查
（1）检查电动机转动是否灵活或有杂音。
注意电动机的旋转方向与要求的旋转方向是否相符。
（2）检查电源电压是否正常。
对于380V异步电动机，电源电压不宜高于400V，也不能低于360V。
（3）记录起动时母线电压、起动时间和电动机空载电流。
注意电流不能超过额定电流。
（4）检查电动机所带动的设备是否正常，电动机与设备之间的传动是否正常。
（5）检查电动机运行时的声音是否正常，有无冒烟和焦味。
（6）用验电笔检查电动机外壳是否有漏电和接地不良。
（7）检查电动机外壳有无过热现象并注意电动机的温升是否正常，轴承温度是否符合制造厂的规定（对绝缘的轴承，还应测量其轴电压）。
三相异步电动机的最高容许温度和最大容许温升见表2—1。
表2—1三相异步电动机的最高容许温度
（周围环境温度为+40ºC）
绝缘
等级
测试项目
测试方法
定子
绕组
转子绕组
定子
铁心
滑环
滑动
轴承
滚动
轴承
绕线式
鼠笼式
A
最高容许温度（ºC）
95
100
95
100
—
—
100
—
100
—
80
—
95
—
最大容许温升（ºC）
温度计法
电阻法
55
60
55
60
—
—
60
—
60
—
40
—
55
—
E
最高容许温度（ºC）
105
115
105
115
—
—
115
—
110
—
80
—
95
—
最大容许温升（ºC）
温度计法
电阻法
65
75
65
75
—
—
75
—
70—
40—
55
—
B
最高容许温度（ºC）
110
120
110
120
—
—
120
—
120
—
80
—
95
—
最大容许温升（ºC）
温度计法
电阻法
70
80
70
80
—
—
80
—
80
—
40—
55
—
F
最高容许温度（ºC）
125
140
125
140
—
—
140
—
130
—
80
—
95
—
最大容许温升（ºC）
温度计法
电阻法
85
100
85
100
—
—
100
—
90
—
40
—
55
—
H
最高容许温度（ºC）
145
165
145
165
—
—
165
—
140
—
80
—
90
—
最大容许温升（ºC）
温度计法
电阻法
105
125
105
125
—
—
125
—
100
—
40
—
55
—
（8）检查换向器、滑环和电刷的工作是否正常，观察其火花情况（允许电刷下面有轻微的火花）。
（9）检查电动机的轴向窜动（指滑动轴承）是否超过表2—2的规定。
测量电动机的振动是否超过表2—3的数值（对容量为40千瓦及以下的不重要的电动机，可不测量振动值）。
表2—2电动机轴向允许窜动量
电动机容量
（千瓦）
轴向允许窜动范围（毫米）
向一侧
向两侧
10及以下
10~20
30~70
70~125
125以上
0.50
0.75
1.00
1.50
2.00
1.00
1.50
2.00
3.00
4.00
注：
向两侧的轴向窜动范围，系根据转子磁场中心位置确定。
表2—3电动机的允许振动值
转数
转/分
允许振动值（毫米）
一般电动机
防爆电动机
3000
1500
1000
750以下
0.06
0.10
0.13
0.16
0.05
0.085
0.10
0.12
3、电动机发生故障的原因
电动机发生故障的原因可分为内因和外因两类：
3．1故障外因：
（1）电源电压过高或过低。
（2）起动和控制设备出现缺陷。
（3）电动机过载。
（4）馈电导线断线，包括三相中的一相断线或全部馈电导线断线。
（5）周围环境温度过高，有粉尘、潮气及对电机有害的蒸气和其它腐蚀性气体。
3．2故障内因：
（1）机械部分损坏，如轴承和轴颈磨损，转轴弯曲或断裂，支架和端盖出现裂缝。
所传动的机械发生故障（有摩擦或卡涩现象），引起电动机过电流发热，甚至造成电动机卡住不转，使电动机温度急剧上升，绕组烧毁。
（2）旋转部分不平衡或联轴器中心线不一致。
（3）绕组损坏，如绕组对外壳和绕组之间的绝缘击穿，匝间或绕组间短路，绕组各部分之间以及换向器之间的接线发生差错，焊接不良，绕组断线等。
（4）铁芯损坏，如铁芯松散和叠片间短路。
或绑线损坏，如绑线松散、滑脱、断开等。
（5）集流装置损坏，如电刷、换向器和滑环损坏，绝缘击穿。
震摆和刷握损坏等。
4、电动机起动失败的原因分析与对策
以图4—1所示的典型电路，即其一次回路的短路保护是使用断路器QF（或熔断器），控制电器接触器K，热继电器FT作过载保护（有时FT接在电流互感器二次侧回路中）为例，来介绍电动机起动失败的异常现象，并分析其起动失败的原因及采取的对策。
4．1电动机的控制与保护
4.1.1电动机一起动立即跳闸，即瞬动跳闸：
（1）断路器QF瞬动跳闸QF瞬动跳闸，会使人怀疑是否发生了短路故障，一般而言，设备安装完毕，在有关的开关柜内先将导电物等清除干净，再作绝缘耐压试验，各部位都符合要求后方可带电试车。
所以短路故障可能较少，而且凡发生短路故障均有迹象可查，或有火花。
或有焦烟气味，同时兼有异常声音，事后再作绝缘试验，能发现绝缘已损坏。
最迷惑不解的是一切都好，但断路器仍然发生瞬动跳闸，此时应确认断路器选择的脱扣电流值是否合理。
如40KW的电动机，其额定电流约80A。
在选择用断路器时，选用脱扣电流100A似乎可以了，而且瞬时电流倍数为10，可达1000A，足以躲开电动6IN的起动电流，似乎不应该有问题。
但如果考虑下列因素之后，原因便清楚了。
1断路器整定值，制造允许误差老产品为±20%、新产品为±10%，碰得不巧，所选用的断路器正好是—20%的误差，所以其实际瞬动脱扣电流值得注意1000×（1-20%）=800（A）。
2电动机的起动电流6IN通常指周期分量。
在起始的2至3个周边中。
非周期分量的作用很明显，两者叠加有时峰值可达到额定值的13倍。
即40KW电动机的额定电流为80A，其起始（峰值）起动电流可达13×80=1040（A），超过了上述的800A。
这个峰值出现在起始的1～2个周波,若用熔断器作短路保护是不会分断的，而断路器，特别是带限流特性的高分断能力的断路器，动作都是相当灵敏，会因此而跳闸。
对策是提高断路器脱扣电流值。
现在有一些型号的断路器，其整定值是可调的，（国产的断路器整定值可调的相对较少，进口的断路器整定值可调的较多）改动很方便。
当然更多的是固定不可调的，那只好更换断路器。
（2）熔断器的瞬时熔断与短延时分断如果一次回路是用熔断器作保护电器，一般而言，凡是新设备且熔断器规格选择合理的，在故障时不会发生瞬时熔断的现象。
但下列情况，应予以重视。
熔断器熔断体严重受伤，但还维持着薄弱的电气导通性能，一旦起动电流通过时，该熔断体即熔断。
如果正好是控制回路所接的一相，那么接触器线圈失电，即造成接触器失压跳闸，合闸失败。
有两种情况能使熔断器受伤：
其一是机械外力作用，外壳破裂，导致熔断体受伤，此种情况是可观察到的：
另一种是已在其它场合使用过的熔断器，曾发生过相间短路故障（这种情况发生的可能性极少）。
如果熔断的一相不是控制回路的同相，接触器不会因此而失压跳闸，便表现为电动机缺相运行。
此时电动机转矩不足，无法起动，表现堵转状态，电流值始终维持在6IN左右。
热保护因此而动作，接触器跳闸，起动失败。
此时应更换全部熔断器（因为其它两相熔断器也因长时期6IN工作电流而影响其特性），排除其它原因后再起动。
当然在此过程中，必须注意电流表指示值，确保无其它异常情况。
（3）接触器K瞬动跳闸K起动时瞬动跳闸有两个原因：
1二次回路故障如果从电压表上看，起动时电压没有太大的跌落，原因便在二次回路，可以从以下几个方面逐一检查。
a二次回路熔断器FU熔断：
通常大家不重视二次回路熔断器的选择。
不管接触器的容量大小，选用额定电流2A的熔断体（熔芯）很多。
对于小容量的接触器问题不大，当接触器容量达250A时，接触器线圈起动容量达1KVA以上（如B型接触器），如果使用～220V的线圈，其电流可达到4.5A,2A的熔断体便可能熔断,这就造成接触器线圈失电,合闸失败。
此时信号灯均熄灭,很容易判断原因,只要将熔断器换成功10A的即可。
若再发生熔断，那么要寻找其它有什么地方发生了短路。
b合闸回路接触器K自保持触点故障：
K的辅助触点一直用来作接触器合闸后的自保持，但该辅助触点在制造及校核时，历来不被制造商重视，会较多的遇到接触不良的情况。
因它是常开的，接触不良在合闸前是不会发觉的，合闸后的自保持全靠该触点，接触不良便于工作不能自保持，接触器线圈失电跳闸，合闸便失败。
发现此种情况，应再按一次按钮，此时注意合闸时接触器辅助触点动作情况，再检查一下触头上无杂物污染。
若有，应用砂纸将杂物、污染物擦去，再试合一下即可。
c自控联锁触点工作不正常：
有一些电动机是有联锁控制的，如锅炉房鼓风机与引风机（在引风机未起动工作时，鼓风机不能起动）；多个皮带机组成的流水线或输送系统（上一个皮带机未工作，下一个皮带机不能起动）；水泵高液位自动停车等。
图4-1控制回路中，在跳闸按钮SSTP与FT之间串联相关的自控联锁触点，在单机试车时，应将自控联锁触点临时短接。
在联动试车时，应解除临时短接线。
自控联锁触点工作状态不良，那么合闸便有困难（这种事故有时是因触点抖动而瞬动跳闸，有时是合闸不上）。
2一次母线电压过低要保证接触器K可靠吸合，其线圈电压不得低于额定电压的85%。
如果电动机比较大，供电线路离电源又较远，在起动时由于起动电流较大，线路压降就要大一些，很可能低于额定电压85%，接触器无法吸合，这从电压表上可以观察到。
对策是在接触器所处的母线上设置补偿电容。
因为电动机起动时70%是无功电流，设置电容补偿以减少流过供电线路的电流。
补偿的电容量可按电动机额定容量的80%考虑。
如仍不够，可增加电容量直至电动机能起动时为止。
当然也可通过相关的计算来确定。
4.1.2降压起动失败跳闸
降压起动失败跳闸有两种情况。
两种情况成因是不同的。
（1）在未切至全电压时即跳闸这种情况往往是电动机端电压不足造成的，此时从监测到电压情况便可判断。
造成端电压过低的原因是：
一方面可能是变电所至配电室供电线路过长，另一方面可能是降压电抗（或电阻）值偏大，致使电动机端电压过低，起动转矩不足以克服负荷转矩，电动机如堵转一般，电流始终不衰减，热保护到时动作跳闸，起动失败。
如果是供电线路过长可设法用电容补偿方法，提高配电室母线电压。
当然电容器应是可调节的，以免电动机停机时母线电压过高。
如果是电抗过大，则设法减小电抗值，使得母线电压与电动机端电压均有妥当的数值，各方面工作都正常。
（2）降压过程是成功的，在投切至全电压运行时跳闸在电动机从降压阶段至全电压工作的切换过程中，有一供电间隙（如Y—△起动），此时因电动机内有乘磁，它的电磁场的情况与停机是不同的，有自己的极性方向，类似发电机。
当合至电网时由于相位不一致，有时会造成大的冲击，其电流甚至会超过全电压起动的情况，出现意料不到的断路器过流动作，或接触器失压跳闸。
这种状况往往是有时起动能成功，有时起动要失败，有很大的偶然性。
成功的原因是两个相位接近或完全相同，相位差就很小，二次起运冲击电流很小，起动便能成功。
这种情况，100kw以上的电动机发生的较多，因为其乘磁能量大。
遇到这种情况应使用电抗器降压，用短接电抗来达到全电压起动目的。
其过程中间没有供电间隙，就不会产生上述情况。
4.1.3短延时跳闸
电动机起动过程中,跳闸时间不足1s的为短延时跳闸。
其异常现象不多见，上述熔断器不良是其中之一。
另外，带有接地保护的断路器，其漏电动作整定值偏小，因电动机的馈赠电线路在敷设中绝缘受伤，漏电流值偏大，有时会导致接地保护动作。
为防止误动作，接地保护通常有0.2~0.5s的短延时，此时，便反映为短延时动作跳闸。
这种情况在新线路上不易发生，在旧的线路上此类故障比较多，一般而言，通过绝缘检查是能发现此故障的。
此外，短延时跳闸原因是上一级保护误动作。
如图4—2所示，QF1的整定值是正确的，而QF整定值比QF1大，但有Mn等电动机负荷的存在，当M1起动时，有6IN起动电流存在，QF保护越级动作，此往往表现为短延时，同时Mn等电动机也从运行中跳闸，表象很清楚，很容易识别。
对策是提高QF的整定值。
4.1.4长延时跳闸
跳闸动作时间在5s以上的为长延时跳闸。
其原因多在电动机一端。
（1）电动机端电压不足在一些码头、水源地等场所，由于种种原因，无法设置变电所。
这些电动机离变电所配电室较远，电动机容量又较大，在起动时电动机控制中心的母线电压不是太低，接触器能可靠合闸。
但电动机端电压不足，不能拖动相关的机泵运转，相当于堵转状态，时间一长，热保护便动作跳闸。
长延时跳闸更容易发生在电动机容量大。
供电线路长，双采取了降压起动的场合。
有些制造商根据电动机容量较大的状况，出厂时配置了降压起动装置，使用者误以为降压起动设备有比无好，也就用上去了。
其结果是电动机端电压更低，问题更突出。
当电动机与其电动机控制中心相距较远，例如大于200m时，其线路本身也能限制起动电流值，那时就不一定需要降压起动了。
当然这是要经过计算下结论的。
电动机端电压要保证多少数值才能确保机泵的起动，理论上是可以通过计算求得的。
如在初次起动时，就有可能起动失败。
这时需要监测电动机端电压，当电动机端电压在60%及以下时，应采取措施。
优先的办法是在电动机端并联电容，如前面所述的那样。
但电容量不必太大，按电动机功率因数0.8为依据，补偿至0.95为宜，这也是供电设计规范中所推崇的就地补偿方式。
这样不但改善了电动机端电压水平，而且也补偿了功率因数。
如在选择电动机时不清楚起动电流倍数，就只能适当地放大一些导线截面，以减少线路的阻抗和电压降。
（2）电动机反转有一些机泵，正转与反转，起动转矩是不一样的。
例如大型冷却塔风机，反转时尽管能起动成功，但负荷电流始终超过额定电流，热保护自然要动作。
发生此情况，可检查一下转向是否正确，发生电流偏大，转向有误，只要将电动机馈线相位变一下，使电动机正向转动即可。
（3）机泵安装有误有一些风机，其叶轮角度是可调的。
叶轮角度不同时，风机提供的风量是不同的，所需电动机功率也是不同的。
原来需要的风量不大，而风机安装时叶轮角度调节成了大风量时的角度，与所提供的电动机不协调，便造成长时期过载而导致热保护动作，起动失败。
另外，还有一些属于电动机及其机泵联结上不妥的场合，也会造成上述情况，上述情况可请制造商来处理解决。
（4）热保护选用不正确有一些风机，如大直径类型的，起动惯量大，必须的时间达10s或更长。
普通的热继电器如是10A级的可确保在7.2IN、10s内不动作，超过10s便难以保证了。
如果发生此种情况，可改用20级（动作时间20s）或30级（动作时间30s）。
4.2电动机常见故障及排除方法
异步电动机的故障可分为机械故障和电气故障两类。
机械故障如轴承、铁心、风叶、机座、转轴等故障，一般比较容易观察与发现；电气故障主要是定子绕组、电刷等导电部分出现的故障。
由于电动机的结构型式、制造质量、使用和维护情况的不同，往往可能出现同一故障有不同外观现象，或同一外观现象引起不同的故障。
因此要正确判断故障，必须先进行认真细致的观察、研究和分析。
然后进行检查与测量，找出故障所在，并采取相应的措施予以排除。
1、调查
首先了解电机的型号、规格、使用条件及使用年限，以及电机在发生故障前的运行情况，如所带负荷的大小、温升的高低、有无不正常的声音、操作情况等等，并认真听取操作人员的反映。
2、察看故障现象
察看的方法要按电机故障情况灵活掌握，有时可以把电动机上电源进行短时运转，直接观察故障情况，再进行分析研究。
有时电机不能上电源，通过仪表测量或观察来进行分析判断，然后再把电机拆开，测量并仔细观察其内部情况，找出其故障所在。
异步电
升级会员 