水泵自动启动故障分析云南曲靖双友钢铁机动部黄兆荣摘要：本文分析了钢铁厂炼铁分厂一、二号高炉两台中压水泵，一台水泵停止时，另一台水泵在没有启动指今的情况下会自动启动。

水泵系统由电动机、水泵、软启动器组成。

关键词：自动启动软启动器电动机地线Automatic water pump startup failure analysis.Yunnan qujing shuangyou steel mobile department huang zhaorong.Abstract: in this paper, the two medium pressure pumps in the iron and steel plant of iron and steel plant are analyzed. When one pump stops, the other pump will start automatically without the starting point. The pump system consists of motor, water pump and soft starter.Key words: automatically start the soft starter motor ground.一、概述：本公司炼铁分厂一、二号高炉的1#、2#两台中压水泵是一用一备，两台中压水泵，有一台（2#）水泵在工作，准备切换到另一台（1#）水泵，1#水泵启动不了，工艺人员启动1#高炉的1#中压水泵时，2#高炉2#水泵就自动停止了，水泵电动机之间没有任何联锁。

倒泵操作是先启动水泵正常后，再停止另一台水泵，这种现象已经发生了三次了。

二、电气情况介绍：1#高炉变压器（2000KVA）和配电柜在楼上，2#高炉变压器及配电柜在1楼，两台变压器之间有母线（电缆）相联，零线是单独一根导线相连，每一个变压器都有接地线。

1#变压器2000KVA，电流2886.82A，电压400V，高压是10KV。

2#变压器与1#变压器一样。

从水泵房到配电房只有一个桥架，控制电缆、电流表的信号电缆和动力电缆在一个桥架，一直到配电房。

2#高炉配电房的电缆沟中有水，动力电缆和控制电缆都在水中。

电动机为低压电动机，功率是315KW，电流是559A，转速是1490转/分。

控制箱固定在墙上，控制电缆，电流信号导线在同一根电缆内，软启动器的启动信号是24V直流电压。

A、软启动器：软启动器是通过控制可控硅的导通角来控制软启动器的输出电压，实际上是一种自动控制的降压启动器，能任意调节输出电压，比传统的降压启动方式（自耦变压器，串电阻启动）有很多的优点。

满载启动风机、水泵等变转矩负载、能实现电机软停止，用于水泵能消除水锤效应等。

软启动器是一种集电动机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电动机控制装置，采用三相反并联晶闸管（单向可控硅）作为调压器。

软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机转速逐步加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压，实现平滑启动，降低启动电流（过电流或很大电磁冲击力），避免启动过流跳闸，电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的软启动器，为电动机正常运转提供额定电压，还避免了使电网谐波污染。

软启动器还有软停车功能，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击（电磁冲击力），软停车与软启动过程完全相反。

水锤现象是电动机突然停电时或阀门关闭太快时，压力水流的惯性，产生水流冲击波，象锤子敲打一样，叫水锤。

水流冲击波来回产生冲击力，有时会很大，从而破坏阀门和水泵。

水锤效应有极大的破坏性，压力过高，会引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。

切断电源电动机停止运行时，泵水系统的势能将克服电动机的惯性而命令系统急剧地停止，这也同样会引起压力的冲击和水锤效应。

水锤效应在电气理论中相当于过电压和过电流。

软启动器的原理图如下：单向可控硅等效电路图可控硅是弱电信号触发控制强电的作用，单向可控硅的特点是由内部结构决定，从等效电路中可知，是由NPN晶体管和PNP晶体管组成， A和K之间加正向电压，V1、V2不导通，晶闸管关断。

晶闸管导通时，总压降约为1 V左右。

是一种无触点开关的快速接通或切断器件，将直流电转换成为交流电，也能将一种频率的交流电变换成为另一种频率的交流电，还会产生高频成分的高频电，污染电源。

C、交流异步电动机：交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。

由定子、转子和它们之间的气隙构成，定子绕组通上三相交流电源，产生旋转电磁场切割转子，获得转矩。

电动机的磁力中心线：电动机单机运行时的轴向位置，就是磁力中心线的位置，是转、定子铁芯对齐，电动机的磁场体现在定子和转子的间隙处（气隙磁场），在某一个位置，气隙磁场的磁力线全部垂直于转轴，没有轴向分量，该位置称为磁力中心线。

磁力线有轴向分量，没有限制条件的情况下，转子会在延轴线窜动，窜动厉害时转子会撞上外壳，造成电机损坏。

连轴时如果没有校正磁力中性线，电机和所驱动的机械都要承受一个轴向力，损坏设备。

制造厂在电动机出厂前，标定了电机磁力中心线的位置，下面的照片是制造厂给出的数据。

一般规定偏离量不大于1mm，偏移量过大则出现窜动，会损害电机轴瓦和电动机带动的设备。

磁力中心线有两个含义：磁场轴向和磁场气隙均匀性对称性，磁场气隙不均匀主要和定、转子偏心、转子轴弯曲相关。

磁场轴向对称性是指，三相磁场的磁力线在某一位置全部垂直于转轴，无轴向分量。

对于两端滑动轴瓦、轴承支撑型式的电机，需注意磁场轴向对称性，防止磁力中心线不对正问题。

转子笼条的轴向几何中心和电机定子铁芯应该重合，若磁力线存在轴向分量，无限制条件的情况下，转子在磁场作用下向磁场中心移动，在联轴器拉力作用下反向移动，形成轴向的往复运动。

磁力中心线不对称会导致轴向窜动偏大。

定子的直段磁场对用转子铁芯有电磁力的作用，那么定子两端不在线槽中的线圈同样会产生磁场，是不是也要对转子铁芯有电磁力的作用呢？就是照片看到的，用白线扎好的部分线圈，不论是高压电机还是低压电机，两端都有这一部分线圈。

这一部分线圈对转子铁芯当然有电磁力的作用，这个电磁力的作用使转子铁芯也会有延轴线窜动。

若联轴器的两个靠背轮的间隙小（3~5mm），那么转子铁芯延轴线窜动就是一个振动源，3~5mm是用来抵消转子铁芯线窜动，振动就不会影响到水泵。

不论电动机的大小，都存在轴向窜动。

根据上面的照片画出主回路方框图如下：真空断路器电动机启动时，软启动器收到启动信号开始工作，软启动器控制B路导通，A路不通，是软启动器工作时输出，这个时间单向可控硅是工作的，频率由0~50Hz变化。

当然电动机电源频率也开始由0Hz向50Hz增加，转速也开始由静止向额定转速增加。

软启动器工作时自然会产生高频电。

电流不论是交流电、直流电还是高频电都会向外辐射能量，只是辐射能量的强度大小不同，频率越高，辐射能量越大。

软启动器工作一定的时间后，B路截止不通，A 路导通，单向可控硅停止工作，软启动器保持停止时的工作状态，50Hz交流电源直接经导通的真空断路器送到电动机。

真空断路器的通、断是由软启动器控制的。

电动机停止时，软启动器收到停止信号开始工作，软启动器停止A路工作，并断开真空断路器，B路接着停止时工作状态工作，频率由50~0Hz变化，这个时间软启动器同样会产生高频电，同样向外辐射电能。

三、故障调查和分析：A、首先调查现场的控制箱，用数字式电笔测量控制箱的带电情况，数字式电笔接触控制箱时，数字式电笔会发光。

照片如下：说明控制箱外壳有电，是干扰电，功率不大，电压可能不低。

软启动器的控制电压是24V 。

再者，控制线和电流表的信号线在同一根电缆中，软启动器工作时，输出的电源是含有高频成分的交流电，对外面的辐射能量比50Hz 的交流电大。

若是被软启动器的启动导线或者停止导线接收，电压达到24V ，那么软启动器就会启动或者停止工作，电动机也就会启动或者停止工作。

B 、桥架调查：因为控制电缆和动力电缆在一个桥架内，照片如下：电动机运行时，动力电缆对外辐射电能量（电磁波）是会发生的，电笔离动力电缆0.5米远，数字式电笔还会发光，说明动力电缆对外的辐射电磁波能量不小，同样会干扰控制信号线。

会影响控制信号正常工作。

作者和同事简单测量桥架对简易地线是否有电流流动，是用万用表的直流高频电流档，测量到电流在11～60uA 波动，说明桥架和地线的电位不一样高。

简易地线是导线连接一颗长钉子，钉子钉在土中。

若我们用的符合要求（接地电阻小于4欧姆）的地线，那么对地电流又是多大呢？接地电阻越小，各种干扰电磁波越容易消除。

C 、电缆沟调查：由于2#高炉的水泵在一楼，一楼的电缆沟有水，动力电缆，控制电缆全部都在水中，用数字式电笔测量水的带电情况，电笔发光，用万用表的直流高频2V 电压档测量水与地线的电位差有0.36V 。

说明电缆沟是一个高频电场，导线在电场中更容易感应高频电压，低电位的导线容易接收高电位的电能量，使低电位的导线电位升高。

我们测量电缆沟的地线与简易地线同样有电流流过，在100～130uA之间波动。

当然粗导线对高频电磁波有吸收作用，但是电缆沟中的地线不能和零线接在一起，在有一起时若二者的接地电阻都达不到要求时，地线的电位就会升高，干扰成分就很难消除。

1#高炉变压器的地线与简易地线之间的电流在100～140uA之间波动,也是用直流高频电流档位测量的。

D、两个变压器零线是用50mm2连接导线连接的，绝缘层有三处有爆炸孔，铜导线变黒，但零线之间的连接导线与零线连接处的颜色没有任何变化，而且导线的线鼻子与导线还是松动的。

是因为高频电与导线的频率谐振产生热量所致，导线不是纯电阻，而是电阻、电感、电容的等效所致。

1f0=2π物理学有一个叫共振概念，当外部动力的频率和物体系统的固有频率相等时，系统会发生受迫振动，振幅达到最大，该现象叫共振。

电路中的谐振与共振有相同意思。

电路中的激励频率与电路固有频率相等时，电路发生谐振，振动振幅达到峰值，发热量增大，使紧固件松动加快。

故导线的线鼻子与导线连接处是会松的，而颜色没有变化，若是电流大而发热，那么线鼻子松动的地方早就发热，E、高频电：是频率比较高的电。

企业供电是50Hz的交流电，该电源在接触器开关时就能产生高频电，可控硅晶体管工作时也会产生高频电，接头松动处、接头处同样会产生高频电，一些高频电是干扰电。

这是干扰电造成对别的电气设备正常工作，甚至误动作，如影响显示器正常显示，是干扰电不能及时消除。

要消除干扰的方法是接地，接地电阻小于1欧姆。

一台水泵停止时，另一台水泵在没有启动指令的情况下会自动启动故障的处理办法有：a、消除高频干扰。