液體變阻器常見故障及處理方法

液體變阻器常見的故障有：上、下限位行程開關(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，必須通過精確調(diào)整上、下行程開關(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。可在原行程開關(guān)的外側(cè)增加一對(duì)同類型行程開關(guān)，將其觸點(diǎn)分別與優(yōu)秀組行程開關(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)則采用高精度無接點(diǎn)開關(guān)代替機(jī)械式行程開關(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。變阻器上端行程開關(guān)控制電極上升位置，當(dāng)上端行程開關(guān)受到碰撞后即切斷電機(jī)上升電路；同理電極下降過程中一經(jīng)碰撞下端行程開關(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關(guān)后雖切斷電氣下行交流接觸器線圈回路但無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、行程開關(guān)狀態(tài)正常；主電機(jī)短接接觸器斷電開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，各行程開關(guān)位置是否準(zhǔn)確等等；有時(shí)某個(gè)行程開關(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，但也時(shí)有發(fā)生，如曾出現(xiàn)過啟動(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，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，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，主要是材質(zhì)和制造質(zhì)量問題，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

液體變阻器常見的傳動(dòng)方式是電機(jī)通過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)架在升降過程中越平穩(wěn)。其常見故障為滑塊松動(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)廠來說，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)行速度過快，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)動(dòng)過程中的沖擊力相應(yīng)增大，行程開關(guān)受沖撞造成開關(guān)過度磨損，且容易產(chǎn)生行程過沖。因而導(dǎo)電極板傳動(dòng)架的上下升降線速度不宜超過20mm/s，啟動(dòng)過程時(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)過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)引起電阻液溫度上升過快。

6.2 液位過高

箱體內(nèi)液位若超過正常液位過多，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)沒有完成啟動(dòng)過程而提前進(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)行速度來增加啟動(dòng)時(shí)間。

7.3 啟動(dòng)速度慢

電解液濃度過小，電阻值大，易出現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩顯著減小而電機(jī)無法正常啟動(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，切忌過度。直至能滿足啟動(dòng)要求為止。

8  變阻器溫升過高

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)溫升過高的變阻器箱體內(nèi)液位不高，也可以通過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。