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空压机电动 机的损坏原因分析

空气压缩机 简称空压机,作为通用的机械设备,在工农业生 产领域中得到广泛应用。问题是作为 空压机动力设备的电动机(三相异步电动机),其故障损坏 率普遍居高于其它设备的电动机。原因何在?本文将提出 有关空压机电动机的损坏原因及如何保护问题的基本概念和论点,希望能起到 抛砖引玉的效应,引起空压机 制造行业和广大用户的关注,共同参与探讨。

空压机电动 机的损坏原因分析

空压机电动 机损坏原因是多方面及综合性的。我们深入到 空压机工作、生产现场实 地进行调查认为,空压机电动 机损坏的原因除了与其他的电动机动力设备具有共性常规故障因素外,还与空压机 自身的特定运行产生的故障因素有关。分析归纳主 要如下几点:

空压机工作条件要求

空压机的机械运作,电气控制比较简单(特别是小功率型),一般都是单 机组独立工作,处于无专业 监视操作场合,对故障的发 生处理不及时,相对讲,故障的重复 扩大率增多。

气压自动开 关的可靠性和灵敏性

空压机的起 停通常由气压自动开关(气压继电器)直接带动交 流接触器对电动机实现自动控制。而气压自动 开关大多数采用机械式结构,利用弹簧压 缩与释放能量操动触点。也许是气压 自动开关的先天不足或因调节不当、机震等不同 原因的影响。在控制气压过程中,时常可能会 出现两种不正常的动作现象:

1、气压自动开 关过气压时拒动作,使电动机不 能正常运行,气压继续上升,导致电动机 超负荷过载运行,严重时可能 发生故障阻塞现象。

2、气压自动开 关瞬态震跳现象(特别是气压 接近上限或下限临界状态),同时使交流 接触器产生同步震跳。致使交流接 触器的主触点在频繁起动电流冲击下烧坏或粘死造成停机或缺相故障运行。

自动排气阀失灵

空压机一般 没有自动排气装置,当气压达到 设定压力时,停机后自动排气降压,预置下次空载起动,排气阀失灵后,空压机缸内 气压不能释放,等于电动机带载起动,可能造成起 动困难或堵转故障。

运行中突遇停送电

自动档控制的空压机,遇到突然间 停送电情况(如市电,自备电电源转换),由于空压机 缸内气压来不及释放又重新启动。电动机处于重载起动,很可能形成堵转故障。

过于频繁起动

因外围用气量不规则,用气量大时,迫使电动机 作频繁起动工作。起动时大电 流产生的热余量积累不易散发,使电动机温升过热,很可能造成 电动机烧毁。

重负荷停机

空压机的停机,与其他设备不同,都是在达到 设定上限最大压力时停机。交流接触器 在承受重负荷、大电流下分段动作。此时拉弧火 花最为严重,对交流接触 器损坏造成很大威胁,由于交流接触器损坏,将引发电源性质故障。如不平衡(缺相)等运行状态。

空压机自身 机械性质故障

空压机是不 均匀负荷性质,机震噪声大,传动机件受 阻引起磨损损坏等机械性故障,极容易引起 电动机过载(堵转、阻塞等)。

空压机电动 机保护现状

上述几点典 型故障因素表明,空压机电动机的正确、合理的保护 显得非常之迫切和必要。但是,目前为止,空压机电动 机的保护装置仍然以热继电器为主。当然,热继电器作 为传统的保护产品,它结构简单、使用方便、价格低廉、具有一定的 反时限特性等优点,但是其工作原理、性能特征决 定着它功能小、功耗大、精度低、整定粗糙、易受环境影响、重复性差、误差大等不足和缺陷。对于电动机 起动过程中的堵转、长期过载等故障,不能实现可靠保护,因此无法满 足空压机实际保护要求。因此,保护失败也 是不可否认的事实。社会在发展,科技在进步,落后产品要 面临被淘汰,热继电器已 完成自己的历史使命。

保护起动器(空压机专用)

新一代的电 子式电动机保护器是先进电子技术时代的产物,它具有热继 电器不可比拟,也无法实现 的功能特征。而保护起动器(空压机专用),以下简称起动器,更是针对空 压机的特殊保护需求而研制的新一代电子式电动机保护产品的派生系列产品。对空压机电 动机的保护具有更科学、更合理、更正确的保护实效。它解决了空 压机在使用过程中因气压自动开关的推动开关元件接触不良、弹性元件的 自由端移位不正确及气压自动开关频繁动作等,使交流接触 器瞬间连续性震跳,热量不能散发,致使交流接 触器的主触头烧坏或触点粘连,导致电动机 缺相或过流运行,从而使电动 机烧毁的难题;填补了国内 磁力启动器以专用电动机保护器模块的保护起动器的空白。

功能特征

a、起动器设计有运行、断相、过载故障状态指示,为用户检修提供便捷。

b、起动器对空 压机的起动、运行至停机 等全过程进行信号检测记忆,自动适应空 压机电动机的热功率要求,可以对电动 机不同的热状态,采取不同的 保护动作时间。

c、由于起动器 内部设有冷态、热态过载保护特性K系数曲线检 测电路及不平衡检测电路,故能够对空 压机电机在起动和运行过程中可能出现的断相、过载、堵转、阻塞、三相不平衡 等故障均采用反时限特性进行保护。

d、起动器设计 有自检功能,可辨别电源 输入端与自身工作是否正常,而采取相应 的自锁措施。

e、起动器有效 的解决了因气压自动开关在过气压时拒动作,导致电动机 处于超负荷的过载或严重时可能发生阻塞行为,以及气压自 动开关瞬态震跳(疑似晃电现象,特别是气压 接近上限或下限临界值状态),同时使交流 接触器产生连续性同步震跳,致使交流接 触器的主触头在大电流冲击下,热量不能散 发而烧坏或粘连造成缺相运行的问题。

f、起动器有效 的解决了因止逆阀失灵后气缸内剩余气压不能释放,空压机不能 停机或卸载,造成电动机 过载而烧坏的问题。

g、起动器有效 的解决了空压机因外围用气量不规则,迫使空压机 作频繁起动,加上起动时 大电流的产生,热余量积累 又不易散发,使电动机温升过高,而难以保护的问题。

保护起动器(空压机专用)应用实例

1、保护起动器(空压机专用)为什么对空 压机电动机能起到良好的保护效果?以下举例以解读说明:

1:空压机电动 机多次烧毁事故

故障现象:某鞋业公司 一台空压机电动机,在短时间内 发生两次烧毁事故,电源开关有跳闸动作,烧毁时间都 出在电源转换场合。检查电动机时,发现均有三 相绕组过热结缘碳化迹象,初步认定为 电动机严重过载所致。

原因分析:空压机属自 动档位工作,当电源转换时(市电自备电),空压机气压 达到最大上限。由于停机时 缸内气压未能排放,送电时直接自行起动,气压高,电动机起动困难,视为堵转故障性质。而电动机工 作电路又无合理保护,只设有电源开关(断路器)以代替。所以当严重过载、堵转故障发生时,断路器虽然跳闸,但已为时过晚,只有烧坏电 动机为代价。

改进处理:原因明确后,更换了新型 的保护起动器(空压机专用),事后遇到诸类故障,保护模块起 到应有保护作用,避免了电动 机再次烧毁。

2:空压机磁力 启动器的交流接触器频繁损坏疑案

故障现象:某厂一台空压机,功率15kW,运行一年后 出现不能正常起动运转故障,经初步检查,发现接触器 主触头已明显损坏,更换后几天 又出现同类故障,之后一个多 月内连续换过两次。

故障分析:交流接触器 短时间内连续损坏,这可是很不 正常的现象,原因是什么?检修人员仔 细检查观察发现,在空压机停机瞬间,交流接触器 偶尔出现快速震跳,主触头电弧 火花非常明显。那么什么原 因引起接触器震跳,检查测量控 制回路中的接线触点,相关电器均 无明显故障疑点,经分析可能 是气压自动开关接触器不正常引起。

处理方法:因此类故障 现象发生率是偶然现象,隐蔽性强,难以发现。最后决定更 换使用专用型保护起动器(空压机专用)。更换后开机试验,故障现象消失,经半年使用,未出现类似故障现象。

3:空压机机械 故障引起起动器动作保护

故障现象:某厂,一台空压机,运行中跳闸停车,故障指示“过载”,断电延时复 位后重新启动时发现,电动机起动困难,并有明显的 电磁和震动噪声,很短时间内,起动器保护 模块保护动作,电源跳闸。

检查:停机检查,电路、电器基本正常,无故障疑点,用人工方法 转动电动机轴,较为灵活,转动空压机 飞轮时发现有传动被卡,严重受阻现象,怀疑空压机机械故障,拆开缸盖,发现缸内活 塞连杆损坏。

原因分析:空压机发生 严重机械损坏后,使传动受阻,使电动机不能启动。在保护术语 上称堵转故障,电动机堵转 时电流大于正常起动电流,因为,起动器保护 模块有很强反时限特性在很短时间内起动保护动作。堵转视为严 重过载故障,此类型起动 器保护模块似“过载”指示显示表现堵转。

处理:空压机机械 故障处理排除后,即转为正常启动运行。

4:空压机频繁 起动的保护

故障现象:某厂一台空压机,在运行中多 次出现动作跳闸,故障指示“过载”每次复位后 又能重新正常起动运行。

检查:返修人员对电路、电器检查、无故障损坏疑点,对传动部位 用人工转动,较为轻松自如,无阻碍现象。用钳行万用 表测量起动电流、运行电流,均为正常范围,只是发现电 动机表面温升较高,有烫手之感觉。

故障原因分析:既然电器、电路、机械、电流都无故 障疑点基本正常。那“过载”动作原因是什么?经现场观察,认为是电动 机频繁起动引起的。因外围用气 量大因此逼使电动机做频繁起动工作。短时间频繁 起动电流产生的热余量积累不能散发使电动机过热,而起动器保 护模块设计具有热记忆功能,能识别电动 机实际热状态,似“过载”做出保护动作。避免了电动 机因过热烧损的可能。

处理:对外围用气 量进行调整、控制、开机运行恢复正常。未见频繁动作跳闸。

2、为什么保护起动器(空压机专用)能使空压机 气压自动开关不正常工作得以化解?

解:原热继电器 保护控制中,气压自动开 关触头与热继电器“95、96”触头是串联 接于交流接触器回路中,当气压自动 开关发生不正常震跳时,有一定时差,就可以消除 此类不正常现象。从理论上可 以利用延时原理来解决。

保护起动器(空压机专用)首先用特定 的接线方式,把起动器保 护模块的工作电源改接由空压机气压自动开关控制。

正常工作程序流程:当空压机气 压低于整定压力下限值时,气压自动开关呈闭合,起动器保护 模块得工作电源,内部控制保 护带动交流接触器吸合,空压机电动 机起动运行。

当气压上升 超过整定值上限时,气压自动开 关触头闭合转为分断,回路中交流 接触器同时失电释放,电动机停止运行,如此反复循 环自动控制空压机电动机起停工作。

保护起动器(空压机专用)工作电源特 定接线方式,目的是为了 给起动器保护模块内部延时电路获得放电的时间条件。所以,当气压自动 开关出现不正常震跳动作时,起动器保护 模块内部控制延时动作。从而弥补改 善气压自动开关震跳(疑是震荡)频率,起到稳定电路工作。

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