空分内压缩变频氧泵频繁跳车的一次故障诊断的策略分析

1、空分内压缩变频氧泵频繁跳车的一次故障诊断的策略分析再可靠的空分装置也难免会有故障发生的时候，一旦发生故障，作为专业工程师通过第一时间记录的信息，诊断、分析故障，找出故障原因，进而解决故障，最快时间恢复空分装置的生产，把损失降到最低，是唯一可选择的最佳办法。1 故障的出现2015年1月20日15时56分，液氧内压缩泵A在备用状态下跳车。经查，跳车动作是变频器柜的缺相保护引发的。检查当时和之前的DCS记录，确定这台泵是2015年1月20日14时50分起动的，一直作为备用泵运行在1 045 rpm转速下。从20日15时26分起出现了功率波动，功率从10.5 kW直接波动到20.0 kW后就回到10.

2、5 kW，没有跳车。在15时56分跳车。20日16时10分再次起动，运行在1 045 rpm转速下，20日16时56分出现了功率波动，功率从10.5 kW直接波动到25.0 kW，直接跳车。氧泵电机相关功率、电流数据在DCS上均有实时趋势记录。设备跳车后，检查了变频器柜、电动机和电缆，未见明显异常。跳车原因是变频器缺相保护。因此决定逐一排查此回路中的各个部件。2 寻找和定位故障源我们判断问题可能是：变频器误报故障。变频器电缆电动机回路中确实有缺相故障。2.1 寻找故障源首先在征得内压缩氧泵厂家的同意后，取消变频器的缺相跳车保护。变频器调试人员用笔记本电脑监控变频器。然后起动这台氧泵。当出现功率

3、波动时，从监控笔记本电脑上读出了三相电流确实不平衡。同时用钳形电流表检测三相电流，也证实了这一点。以下是本次测试的数据记录：（测试时间：2015年1月25日9时40分）起动后电机工作正常，三相电流平衡，转速2 175 rpm，功率80.2 kW，测得电流电压数据如下：Ia：180 A Ib：180 A Ic：180 AUab：294 V Ubc：294 V Uca：294 V25日15时dyLw.nET10分电机工作异常，三相电流不平衡，转速2 175 rpm，功率从80.2 kW波动到63 kW，测得电流电压数据如下：Ia：12 A Ib：360 A Ic：360 AUab：320 V Ub

4、c：270 V Uca：290 V由此确定回路上确实严重的不平衡，足以触发缺相保护。2.2 确定故障源的方法为了确定故障源，现场采取了逐步更换设备的方法。2.2.1 更换变频器模块2015年1月26日现场首先尝试更换变频器的逆变器功率模块（即变频器负载侧的功率模块。变频器还有电源侧的功率模块，即整流模块，我们认为与这一缺相故障无关）。然后更换了变频器的控制模块。这两次更换后回路表现没有变化，运行2 h后就出现缺相故障。26日19时起动，内压缩氧泵工作在2 175 rpm转速下，20时30分出现功率波动，功率由80.2 kW波动到63 kW，然后一直以63 kW功率运行到27日9时15分停车。2

5、7日11时起动，内压缩氧泵工作在2 175 rpm转速下，11时40分就出现功率波动，功率由80.2 kW波动到63 kW，出现功率波动后停车。27日16时40分起动，氧泵工作在2 175 rpm转速下，17时10分就出现功率波动，功率由80.2 kW波动到63 kW，出现功率波动后停车。2.2.2 调换输出电线2015年1月27日把变频器输出到电抗器输入的三相连接电缆换向。调整后测试如下：（测试时间：2015年1月27日11时）起动后电机工作正常，三相电流平衡，转速2 175 rpm，功率80.2 kW，测得电流电压数据如下：Ia：180 A Ib：180 A Ic：180 AUab：294

6、 V Ubc：294 V Uca：294 V27日11时40分，电机工作异常，三相电流不平衡，转速2 175 rpm，功率波动6380.2 kW，测得电流电压数据如下：Ia：360 A Ib：12 A Ic：360 AUab：294 V Ubc：320 V Uca：272 V变频器输出故障从A相到B相。而变频器输出B相对应的正是先前的A相回路。以上尝试基本排除变频器的嫌疑，问题应在变频器以下的A相回路上。2.2.3 电缆检查从变频器柜（即从主接触器下端口）到内压缩氧泵电动机使用了两根变频专用电缆，其型号是：ZR-BPYJVPP 2-0.6/1 kV-3x120+3x50；其辅芯（3x50）两端

7、都接地；其屏蔽层在变频器柜内单端接地。电缆主芯两端分别从变频器柜和电动机上脱开，进行绝缘测试，结果见表1。电缆直流电阻测试（电机侧用一根细电缆短接电缆两相，在变频器侧测量电阻），结果见表2。检查未发现电缆有异常。2.2.4 更换电动机用B套dyLw.nET空分同型号氧泵的电动机替换此台氧泵的电动机更换电机后，初次试运行持续了20 h左右。在测试过程中，氧泵A处于低转速状态，转速：1 045 rpm，功率为10.5 kW。测试过程中出现几次功率波动，最大的功率波动范围约为1.5 kW，电机功率由10.5 kW变换到12 kW，再到9 kW，然后恢复到10.5 kW，此过程在2 s以内。其他几次功

8、率波动只有0.5 kW左右。由于波动现象出现并没有规律，持续时间很短，现场没有能获得在功率波动时的电机三相电流数据。对比另一台型号相同的后备氧泵，也处于低转速状态，转速：1 045 rpm，功率为10.5 kW，观察该泵的运行趋势，此泵的功率没有任何波动，功率稳定在10.5 kW左右。2015年2月27日7时20分起动，一直作为备用泵运行在1 045 rpm转速下。27日16时30分出现了功率波动，功率从10.5 kW直接波动到31.0 kW后就跳车。2015年2月27日16时49分起动，一直作为备用泵运行在1 045 rpm转速下。27日17时出现了功率波动，功率从10.5 kW直接波动到2

9、9.0 kW后就跳车。2月28日空分装置因其他原因跳车，3月1日装置再次开车，继续测试内压缩氧泵A。2015年3月1日20时40分起动内压缩氧泵A，一直作为备用泵运行在1 045 rpm转速下。2日0时50分出现了功率波动，功率从10.5 kW直接波动到25.0 kW后跳车。3月4日再次起动液氧内压缩泵A，起动后马上跳车，变频器控制器面板上显示缺相故障，连续起动三次都报相同故障，分析缺相的原因，只有可能是由主接触器导致。现场屏蔽变频器输出，DCS工程师配合只闭合变频柜内的主接触器，测试主接触器的性能，测试结果如下：主接触器Aa间的电阻为5.4 K；主接触器Bb间的电阻为0.3；主接触器Cc间的

10、电阻为0.3。主接触器AB间的电阻为5.4 K；主接触器AC间的电阻为5.4 K；主接触器BC间的电阻为0.3。根据上述实验结果，可以判断变频器柜主接触器A相工作不正常。电动机、接触器、输出电抗器和变频器的关系示意图，如图1所示。3月6日供应商的调试工程师到现场指导更换变频柜内的主接触器，现场打开更换下来的主接触器，发现里面有明显的烧痕迹象，如图2所示。2015年3月6日更换完变频柜内的主接触器后，15时30分再次起动液氧内压缩泵A进行测试，一直作为备用泵运dyLw.nET行在1 045 rpm转速下，功率保持在11.0 kW左右，没有明显波动。内压缩氧泵厂家工程师建议在转速2 175 rpm下进行测试，更有对比性。2015年3月7日8时30分转速升到2 175 rpm，功率保持在82.0 kW左右，一直运行正常。根据业主要求，3月11日12时内压缩氧泵A切换到备用状态，转速1 045 rpm，一直运行正常，3月13日11时55分内压缩氧泵B切换到内压缩氧泵A，以内压缩氧泵A为主泵，在转速3 131 rpm下运行向客户供气。3 结 语通过逐步分