奥炉循环热水泵无法正常运行的实践

谭勇 胡建军

摘  要：奥炉循环水泵有时会出现电机电流达到额定值以后，仍不能满足生产，但有时又能恢复正常，水位保持稳定，根据现场情况进行统计分析，对故障处理。

关键词：循环水泵;高温季节;电机电压;转速

奥炉循环热水泵主要作用是将熔炼奥炉冷却用水的回水从热水池打至冷却塔中重新冷却。正常情况为两用一备，运行人员通过调节管道上的阀门，来保证循环水量，使水位保持在一个相对稳定的状态。2018年9月后，该组水泵有时会出现电机运行电流达到额定值后，水泵输水量减少，水池水位上涨，导致系统无法正常生产，但有时恢复正常，水位保持稳定，故障原因不明。

1、设备工艺及参数说明

热水泵站有3台热水泵，正常情况为两用一备。我们通过调节管道上的阀门，使水位保持在一个相对稳定的状态，一般情况下，在水位稳定情况下，电机电流为235A（额定239.7A），压力保持在0.3Mpa，热水池水位在4m以下，冷却用水为软化水[1]。

2、故障原因分析及处理

根据生产情况，为满足奥炉生产，冷却水一般为2400m?/h。之前3台水泵能相互切换，均能满足正常生产，但在2018年9月以后，在开1#、2#泵的时候，热水池水位增加非常明显，根据水位上涨情况推算，循环水流量为达到2000m?/h。而开1#、3#或2#、3#出现水位增加的情况不多，循环水流量能达到2300-2400m?/h.能满足正常生产，但2019年7月分别出现1次开2#、3#泵水位仍然上涨的现象。

2.1原因分析

a、水位上涨多发生在高温季节，我们怀疑是高温季节，为满足生产季节性的增加了冷却水用量，根据该现象，我们对奥炉用循环水流量计进行了校验，同时每天对用水情况进行了统计，月平均用水量为59870 m?/h，用量基本没有增加。

b、在开1#、2#热水泵时容易出现问题，开1#、3#或2#、3#水泵基本正常，我们怀疑为1#、2#水泵叶轮出现破坏，导致水泵流量减少，而开1#3#或2#3#时，我们开大了3#水泵阀门，使得3#泵的流量有所增加，使得整个系统勉强能维持生产。我们对1#、2#水泵进行了检查，检查结果证实水泵完全正常。

c、由于2#水泵的电机在2018年6月进行了维修处理，为验证电机对风机的影响，我们也更换了2#水泵的电机。所有处理完成后，该现象仍然存在。

2019年9月我们再次对2018年出现故障前后现场情况进行梳理，由于天气炎热，循环水西侧变压器由于容量过大，导致变压器温度报警，我们将1#、2#水泵的电源切换至备用电源上进行供电，以减少该变压器的负荷，避免变压器持续高温而引起其他故障。该备用电源引自澳炉余热锅炉DP室，采用YJV 3*240+2*120电缆连接。循环水泵电机功率为132KW，额定电流为239.7A，两台水泵的额定电流接近480A，查手册可以看到，YJV 3*240+2*120电缆载流量为500A，理论上可以满足设备运行，但由于该备用电源位置距离水泵电源柜距离约有300米，需要考虑电缆的压降。

后在检查过程中证实，该电缆在1#、2#水泵使用过程中，温度达到60℃，温升超过30℃。同时我们测得，断路器上端相间电压365V、367V、364V，明显不符合电机正常电压。我们对低压锅炉配电室的电压进行检查，相间电压超过395V，电缆两端压降接近30V。

根据压降计算公式：

其中：k为一个系数，当为单相或两项系统时为2，当为三相系统时为√3;

L为线路长度（km）;

Ib为负载电流（A）;

n是每相并联的导线数量;

r是每千米单根电缆的电阻（Ω/km）;

x是每千米单根电缆的电抗（Ω/km）;

cosα是负载的功率因素。

查表可得数据：

根据计算，在使用YJV 3*240+2*150电缆在300米输送距离下，如果分别运行一台和两台水泵，电缆两端的压降分别为13V和27V。考虑到现场电缆温度的原因，配电室到控制柜的电缆在两台水泵运行下，超过30V的压降可以视为正常。我们同时多次对现场运行情况进行验证，使用备用电源的情况下，开1#或2#水泵时，在水泵进线柜上端测量电压为279-285V之间，而同时开1#和2#水泵时，电压一般在264-269之间，而且随水泵运行时间的增加，电源电缆温度会上升，同时电压会下降。

从理论上讲普通交流电机只有通过调节线圈的极对数进行不连续分级调速或通过调节输入电压的频率进行调节，如果不考虑机械特性，电压的大小理论上与转速无关，但考虑机械特性，电压降低的确会使电机转速下降，下降范围与负载的大小有关。在我们现场，电机在正常运行时的电流非常接近额定电流，当电动机供电压不足，输入功率不够，而負载又依然超载，造成速度达不到要求时，必然会使转速下降，这样就会引起水泵轴功率不够，水泵出力降低，使我们水位出现上升的趋势。

根据感应电机降低电压时的人为机械特性图可以看出，电压下降，而T不变，则转速n降低，反之，电压升高转速也升高。不过电机定子电压和转速转速之间的关系是一种复杂的、多变量耦合的、时变参数的非线性关系。我们只能对其做出定性的判断而不能做出定量的解析。

2.2故障处理

在做出这样的检查后，我们初步判断为由于电源电压下降导致电机转速下降，从而导致水泵的效率下降而引起水位的上涨。由于水泵的主电源变压器负荷较大，且在高温季节变压器有时达到85℃，且变压器扩容由于空间和生产进度的安排，施工难度较大。我们决定对备用电源进线电缆进线扩容，以减少电缆的压降。2019年10月，我们利用检修时间敷设一根3*185的电缆，施工完成后，测量其电缆压降为8V，电源柜进线电压为387V。运行2#、3#循环泵，水位稳定。

3、结论

随着现代工厂设备的更新换代，各个环节之间的相互联系也更加精密，尤其是在电气控制方面，有些改变对设备的影响看似不起眼，但对设备运行和正常生产有着紧密的关联。在对现场问题进行处理时，必须对设备的参数、性能进行全面了解，以避免对生产的影响。

参考文献：

[1] 彭容秋.铜冶金[M].中国有色金属学会重有色金属冶金学术委员会组织编写.中南大学出版社，2005.

作者简介：谭勇，湖北省黄石市，大冶有色金属有限责任公司冶炼厂，男，大学本科，电气中级工程师，从事设备维护、生产管理工作。

胡建军，湖北省黄石市，大冶有色金属有限责任公司冶炼厂，男，大学本科学历，电气工程师从事设备管理工作。