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化工厂日内连烧90kw 75kw引风电机及变频器、软启动故障分析

问题简述


6月22日21点,一小化工厂朋友来电求助,其单位白天运行中烧毁90kw引风机电机一台,连同变频器一起烧毁,无备用电机更换75kw电机后,找来电柜制造厂家用软启动装置运行,在启动过程20秒左右电机冒烟,现场电柜空开跳闸,配电室出线空开跳闸,到此化工厂领导不再信任电柜制造厂家,来电求助,22点赶至现场,由于当时不清楚现场具体情况,路上分析最快恢复生产的应急方法,在想能否直接启动?变压器容量多少?开关容量多少?现场有没有直接启动接触器?如果容量不够,能否点动多次逐步启动运转应急生产?


至现场后了解到连接图如下:


详细了解情况如下


1、引风机一直用变频器运行,频率在48Hz左右,电流130A左右,软启动一般作为备用。

2、上午工况一样,突然变频器异响跳闸,电柜厂家检查电机烧毁,变频器IGBT输出全短路。

3、下午找75kw电机更换后,改软启模式,进口风门全关启动电机,三相电流满表(250A)。

4、电机启动后转动但加速不快,20秒左右电机冒烟,空开跳闸。

5、晚上买到二手90kw电机,电柜厂家停电静态检查软启动,暂无异常。


本人到场后


1、检查新装电机相间、对地绝缘,相间通断,进出电缆绝缘,一切正常

2、检查软启动无异常后,上电空试,再带一3kw小电机,正常运转但很快报输出缺相,因电机功率太小,此乃正常,初步判断软启动正常可带90kw电机试机。


3、要求断开联轴器空试电机(之前烧毁75kw电机时厂家没有这样试验)。
4、电机空载启动正常,转向正常,启动完2秒钟后电机自由停机,但软启动屏幕显示运行中,电流为0,怀疑软启动内部旁路接触器故障不能吸合,或根本就没有内置旁路接触器。


5、因生产急用,把变频器隔离接触器KM1直接连接QF1,用软启动把电机带起来后手动转换停止软启动,并马上启动KM1。(曾考虑用软启动运行输出继电器控制KM1,但改动大)


6、QF1至KM1短接线连好关闭风门,启动软启动,因空载约6秒启动完毕,马上停软起转换KM1电流短时满表后恢复正常,操作工反映电机振动一下后方向反转,马上停机检查。


7、详细检查主回路相别,发现电柜厂家安装低级错误,两个接触器电机侧连接母排居然是正反转方式联接,责令厂家改正。


8、再次空载启动软起并手动转至KM1,运行正常。
9、接好联轴器启动软起,观察软起屏幕显示三相电流700A并缓慢下降,电机启动10多秒加速比较缓慢,手动停机。


10、查看软启动参数,模式为电压斜坡方式,启动电压为默认50%,启动时间为40秒,把启动电压改为70%,启动时间改为30秒11、再次启动,电机加速明显,约16秒启动完毕电流降为80A左右,逐步开阀门加负荷电流控制在150A。


12、至此凌晨1点设备应急运行改造完成,因无过载保护,要求操作工严格控制运行电流不超过160A,但还有许多疑惑。



疑惑


1、90kw电机烧毁后拆开发现轴承损坏转子扫膛,电机扫膛变频器能否保护?电机定子线圈瞬间击穿短路变频器能否反应并保护
2、75kw电机烧毁后拆开发现绕组局部击穿,据了解当时检查对地绝缘正常,但相间绝缘没检查,是2月前正常运行拆下来备用的
3、引风机关闭阀门反转启动会不会引起电机烧毁?其反转启动负荷与正转启动负荷有没有区别,(离心风机)
4、90kw引风机直接启动时间?启动电流?250A(内部固定10倍瞬动)空开能否躲过?
5、变压器应该是足够直接启动的。
6、当时安装是如何试机的,难道变频器与软启动方向相反没看出来?
7、可能是:软启动方向正确,变频器因内部逆变后方向也对?或者变频器方向错误但用设置参数把方向改过来了?



据了解,当时上变频器就是为了启动用,主要目的不是调速,但有时也会调速到35Hz左右运行。


75kw电机烧毁后问遍在场人员都不清楚当时的方向是否正确,因为更换电机后的方向正、反转都有可能,75kw电机启动反转只是猜测。


细想起来90kw电机软启动完成2秒左右是听到内部轻微响了一下,估计是内部旁路接触器动作声音,但既然已响吸合为何无电流,难道其内部接触器还带有熔断器?或者根本就没合上?

小单位好多常识和检查都不太理想的,无非都是想节约用人成本,但本次事故他们损失较大,停产1天,烧毁4台设备。



技术探讨


用户qingdao0532


1.电机扫膛变频器能否保护?


这个需要定量分析了,要看电机扫膛的严重程度。
首先,变频器或者热继都是按照电机的电流数来进行保护的。
其次,一般情况下,风机选型都偏大,变频器一般是和电机同功率。比如说90KW引风机,正常运行电流可能只要130A即可满足工况要求。如果这时发生扫膛故障,比如说电流增加到170A,变频器会认为电机工作在满负荷状态。


而此时电动机的效率急剧下降,所增加的功率全部用于内部机械摩擦,导致电机过热烧坏。而变频器或者热继都不会保护的。


90KW离心风机,叶轮都是独立的轴承箱支承,电机通过联轴器和风机相连,如果电机轴伸端轴承损坏,电机转子可能被联轴器支承,或者电机轴承并未完全失去支承作用等等原因,就可能出现这种情况。

如果电机本身就工作在满负荷条件,或者扫膛比较严重,电机电流必然超过额定值,变频器会报过载故障。

如果电机扫膛非常严重,电机电流剧烈增加,变频器会报过流故障。

如果电机和风机用皮带转动,因为有皮带预拉力,如果发生轴承损坏,电机转子被皮带拉紧到定子上,阻力剧增,变频发生就报过流故障。

电机定子绕组突然击穿,变频器会保护的。

你的现场,电动机和变频器同时烧坏,一旦发生短路,短路电流很大,变频器能否及时保护就很难说了。

3.引风机关闭阀门反转启动会不会引起电机烧毁?其反转启动负荷与正转启动负荷有没有区别?

离心风机关闭阀门反转启动和正转启动负荷相同,正常条件下不会造成电机烧坏。

关闭阀门后,离心风机不进风,启动时叶轮所受转动阻力小,电动机主要是克服叶轮的惯性。所以,反向启动和正向启动,负荷相同。

值得注意的是:第一,离心风机进风越多,负荷越重,关了进风口,负荷很轻。

第二,离心风机反转时,进风口仍然吸风,出风口仍然出风,只是风压风量效率都低,

以上两点和人的直觉相反。

4. 90kw引风机直接启动时间?启动电流?250A(内部固定10倍瞬动)空开能否躲过?

这个要看你风机叶轮的惯性大小了。满压直接启动时,电机堵转,电流1000A左右吧。90KW电机的额定转差率比较小,电动机是一直加速到快要接近同步转速时,电流才降下来。

250A空开能否躲过,那就看启动电流的持续时间和 空开的动作曲线了。



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欢迎留言,探讨技术


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来源:工控论坛

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