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空氣壓縮機(jī)簡稱空壓機(jī)，作為通用的機(jī)械設(shè)備，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。問題是作為空壓機(jī)動力設(shè)備的電動機(jī)(三相異步電動機(jī))，其故障損壞率普遍居高于其它設(shè)備的電動機(jī)。原因何在?本文將提出有關(guān)空壓機(jī)電動機(jī)的損壞原因及如何保護(hù)問題的基本概念和論點(diǎn)，希望能起到拋磚引玉的效應(yīng)，引起空壓機(jī)制造行業(yè)和廣大用戶的關(guān)注，共同參與探討。
空壓機(jī)電動機(jī)的損壞原因分析
空壓機(jī)電動機(jī)損壞原因是多方面及綜合性的。我們深入到空壓機(jī)工作、生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)地進(jìn)行調(diào)查認(rèn)為，空壓機(jī)電動機(jī)損壞的原因除了與其他的電動機(jī)動力設(shè)備具有共性常規(guī)故障因素外，還與空壓機(jī)自身的特定運(yùn)行產(chǎn)生的故障因素有關(guān)。分析歸納主要如下幾點(diǎn)：
空壓機(jī)工作條件要求
空壓機(jī)的機(jī)械運(yùn)作，電氣控制比較簡單(特別是小功率型)，一般都是單機(jī)組獨(dú)立工作，處于無專業(yè)操作場合，對故障的發(fā)生處理不及時(shí)，相對講，故障的重復(fù)擴(kuò)大率增多。
氣壓自動開關(guān)的可靠性和靈敏性
空壓機(jī)的起停通常由氣壓自動開關(guān)(氣壓繼電器)直接帶動交流接觸器對電動機(jī)實(shí)現(xiàn)自動控制。而氣壓自動開關(guān)大多數(shù)采用機(jī)械式結(jié)構(gòu)，利用彈簧壓縮與釋放能量操動觸點(diǎn)。也許是氣壓自動開關(guān)的先天不足或因調(diào)節(jié)不當(dāng)、機(jī)震等不同原因的影響。在控制氣壓過程中，時(shí)?？赡軙霈F(xiàn)兩種不正常的動作現(xiàn)象：
1.氣壓自動開關(guān)過氣壓時(shí)拒動作，使電動機(jī)不能正常運(yùn)行，氣壓繼續(xù)上升，導(dǎo)致電動機(jī)超負(fù)荷過載運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生故障阻塞現(xiàn)象。
2.氣壓自動開關(guān)瞬態(tài)震跳現(xiàn)象(特別是氣壓接近上限或下限臨界狀態(tài))，同時(shí)使交流接觸器產(chǎn)生同步震跳。致使交流接觸器的主觸點(diǎn)在頻繁起動電流沖擊下燒壞或粘死造成停機(jī)或缺相故障運(yùn)行。
自動排氣閥失靈
空壓機(jī)一般沒有自動排氣裝置，當(dāng)氣壓達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，停機(jī)后自動排氣降壓，預(yù)置下次空載起動，排氣閥失靈后，空壓機(jī)缸內(nèi)氣壓不能釋放，等于電動機(jī)帶載起動，可能造成起動困難或堵轉(zhuǎn)故障。
運(yùn)行中突遇停送電
自動檔控制的空壓機(jī)，遇到突然間停送電情況(如市電，自備電電源轉(zhuǎn)換)，由于空壓機(jī)缸內(nèi)氣壓來不及釋放又重新啟動。電動機(jī)處于重載起動，很可能形成堵轉(zhuǎn)故障。
過于頻繁起動
因外圍用氣量不規(guī)則，用氣量大時(shí)，迫使電動機(jī)作頻繁起動工作。起動時(shí)大電流產(chǎn)生的熱余量積累不易散發(fā)，使電動機(jī)溫升過熱，很可能造成電動機(jī)燒毀。
重負(fù)荷停機(jī)
空壓機(jī)的停機(jī)，與其他設(shè)備不同，都是在達(dá)到設(shè)定上限最大壓力時(shí)停機(jī)。交流接觸器在承受重負(fù)荷、大電流下分段動作。此時(shí)拉弧火花最為嚴(yán)重，對交流接觸器損壞造成很大威脅，由于交流接觸器損壞，將引發(fā)電源性質(zhì)故障。如不平衡(缺相)等運(yùn)行狀態(tài)。
空壓機(jī)自身機(jī)械性質(zhì)故障
空壓機(jī)是不均勻負(fù)荷性質(zhì)，機(jī)震噪聲大，傳動機(jī)件受阻引起磨損損壞等機(jī)械性故障，極容易引起電動機(jī)過載(堵轉(zhuǎn)、阻塞等)。
空壓機(jī)電動機(jī)保護(hù)現(xiàn)狀
上述幾點(diǎn)典型故障因素表明，空壓機(jī)電動機(jī)的正確、合理的保護(hù)顯得非常之迫切和必要。但是，目前為止，空壓機(jī)電動機(jī)的保護(hù)裝置仍然以熱繼電器為主。當(dāng)然，熱繼電器作為傳統(tǒng)的保護(hù)產(chǎn)品，它結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉、具有一定的反時(shí)限特性等優(yōu)點(diǎn)，但是其工作原理、性能特征決定著它功能小、功耗大、精度低、整定粗糙、易受環(huán)境影響、重復(fù)性差、誤差大等不足和缺陷。對于電動機(jī)起動過程中的堵轉(zhuǎn)、長期過載等故障，不能實(shí)現(xiàn)可靠保護(hù)，因此無法滿足空壓機(jī)實(shí)際保護(hù)要求。因此，保護(hù)失敗也是不可否認(rèn)的事實(shí)。社會在發(fā)展，科技在進(jìn)步，落后產(chǎn)品要面臨被淘汰，熱繼電器已完成自己的歷史使命。
保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)
新一代的電子式電動機(jī)保護(hù)器是先進(jìn)電子技術(shù)時(shí)代的產(chǎn)物，它具有熱繼電器不可比擬，也無法實(shí)現(xiàn)的功能特征。而保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)，以下簡稱起動器，更是針對空壓機(jī)的特殊保護(hù)需求而研制的新一代電子式電動機(jī)保護(hù)產(chǎn)品的派生系列產(chǎn)品。對空壓機(jī)電動機(jī)的保護(hù)具有更科學(xué)、更合理、更正確的保護(hù)實(shí)效。它解決了空壓機(jī)在使用過程中因氣壓自動開關(guān)的推動開關(guān)元件接觸不良、彈性元件的自由端移位不正確及氣壓自動開關(guān)頻繁動作等，使交流接觸器瞬間連續(xù)性震跳，熱量不能散發(fā)，致使交流接觸器的主觸頭燒壞或觸點(diǎn)粘連，導(dǎo)致電動機(jī)缺相或過流運(yùn)行，從而使電動機(jī)燒毀的難題;填補(bǔ)了國內(nèi)磁力啟動器以專用電動機(jī)保護(hù)器模塊的保護(hù)起動器的空白。
功能特征
a.起動器設(shè)計(jì)有運(yùn)行、斷相、過載故障狀態(tài)指示，為用戶檢修提供便捷。
b.起動器對空壓機(jī)的起動、運(yùn)行至停機(jī)等全過程進(jìn)行信號檢測記憶，自動適應(yīng)空壓機(jī)電動機(jī)的熱功率要求，可以對電動機(jī)不同的熱狀態(tài)，采取不同的保護(hù)動作時(shí)間。
c.由于起動器內(nèi)部設(shè)有冷態(tài)、熱態(tài)過載保護(hù)特性K系數(shù)曲線檢測電路及不平衡檢測電路，故能夠?qū)諌簷C(jī)電機(jī)在起動和運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的斷相、過載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、三相不平衡等故障均采用反時(shí)限特性進(jìn)行保護(hù)。
d.起動器設(shè)計(jì)有自檢功能，可辨別電源輸入端與自身工作是否正常，而采取相應(yīng)的自鎖措施。
e.起動器有效的解決了因氣壓自動開關(guān)在過氣壓時(shí)拒動作，導(dǎo)致電動機(jī)處于超負(fù)荷的過載或嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生阻塞行為，以及氣壓自動開關(guān)瞬態(tài)震跳(疑似晃電現(xiàn)象，特別是氣壓接近上限或下限臨界值狀態(tài))，同時(shí)使交流接觸器產(chǎn)生連續(xù)性同步震跳，致使交流接觸器的主觸頭在大電流沖擊下，熱量不能散發(fā)而燒壞或粘連造成缺相運(yùn)行的問題。
f.起動器有效的解決了因止逆閥失靈后氣缸內(nèi)剩余氣壓不能釋放，空壓機(jī)不能停機(jī)或卸載，造成電動機(jī)過載而燒壞的問題。
g.起動器有效的解決了空壓機(jī)因外圍用氣量不規(guī)則，迫使空壓機(jī)作頻繁起動，加上起動時(shí)大電流的產(chǎn)生，熱余量積累又不易散發(fā)，使電動機(jī)溫升過高，而難以保護(hù)的問題。
保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)應(yīng)用實(shí)例
1.保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)為什么對空壓機(jī)電動機(jī)能起到良好的保護(hù)效果?以下舉例以解讀說明：
例1：空壓機(jī)電動機(jī)多次燒毀事故
故障現(xiàn)象：某鞋業(yè)公司一臺空壓機(jī)電動機(jī)，在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生兩次燒毀事故，電源開關(guān)有跳閘動作，燒毀時(shí)間都出在電源轉(zhuǎn)換場合。檢查電動機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)均有三相繞組過熱結(jié)緣碳化跡象，初步認(rèn)定為電動機(jī)嚴(yán)重過載所致。
原因分析：空壓機(jī)屬自動檔位工作，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換時(shí)(市電自備電)，空壓機(jī)氣壓達(dá)到最大上限。由于停機(jī)時(shí)缸內(nèi)氣壓未能排放，送電時(shí)直接自行起動，氣壓高，電動機(jī)起動困難，視為堵轉(zhuǎn)故障性質(zhì)。而電動機(jī)工作電路又無合理保護(hù)，只設(shè)有電源開關(guān)(斷路器)以代替。所以當(dāng)嚴(yán)重過載、堵轉(zhuǎn)故障發(fā)生時(shí)，斷路器雖然跳閘，但已為時(shí)過晚，只有燒壞電動機(jī)為代價(jià)。
改進(jìn)處理：原因明確后，更換了新型的保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)，事后遇到諸類故障，保護(hù)模塊起到應(yīng)有保護(hù)作用，避免了電動機(jī)再次燒毀。
例2：空壓機(jī)磁力啟動器的交流接觸器頻繁損壞疑案
故障現(xiàn)象：某廠一臺空壓機(jī)，功率18kW，運(yùn)行一年后出現(xiàn)不能正常起動運(yùn)轉(zhuǎn)故障，經(jīng)初步檢查，發(fā)現(xiàn)接觸器主觸頭已明顯損壞，更換后幾天又出現(xiàn)同類故障，之后一個多月內(nèi)連續(xù)換過兩次。
故障分析：交流接觸器短時(shí)間內(nèi)連續(xù)損壞，這可是很不正常的現(xiàn)象，原因是什么?檢修人員仔細(xì)檢查觀察發(fā)現(xiàn)，在空壓機(jī)停機(jī)瞬間，交流接觸器偶爾出現(xiàn)快速震跳，主觸頭電弧火花非常明顯。那么什么原因引起接觸器震跳，檢查測量控制回路中的接線觸點(diǎn)，相關(guān)電器均無明顯故障疑點(diǎn)，經(jīng)分析可能是氣壓自動開關(guān)接觸器不正常引起。
處理方法：因此類故障現(xiàn)象發(fā)生率是偶然現(xiàn)象，隱蔽性強(qiáng)，難以發(fā)現(xiàn)。最后決定更換使用專用型保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)。更換后開機(jī)試驗(yàn)，故障現(xiàn)象消失，經(jīng)半年使用，未出現(xiàn)類似故障現(xiàn)象。設(shè)有電源開關(guān)(斷路器)以代替。所以當(dāng)嚴(yán)重過載、堵轉(zhuǎn)故障發(fā)生時(shí)，斷路器雖然跳閘，但已為時(shí)過晚，只有燒壞電動機(jī)為代價(jià)。
改進(jìn)處理：原因明確后，更換了新型的保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)，事后遇到諸類故障，保護(hù)模塊起到應(yīng)有保護(hù)作用，避免了電動機(jī)再次燒毀。
例2：空壓機(jī)磁力啟動器的交流接觸器頻繁損壞疑案
故障現(xiàn)象：某廠一臺空壓機(jī)，功率18kW，運(yùn)行一年后出現(xiàn)不能正常起動運(yùn)轉(zhuǎn)故障，經(jīng)初步檢查，發(fā)現(xiàn)接觸器主觸頭已明顯損壞，更換后幾天又出現(xiàn)同類故障，之后一個多月內(nèi)連續(xù)換過兩次。
故障分析：交流接觸器短時(shí)間內(nèi)連續(xù)損壞，這可是很不正常的現(xiàn)象，原因是什么?檢修人員仔細(xì)檢查觀察發(fā)現(xiàn)，在空壓機(jī)停機(jī)瞬間，交流接觸器偶爾出現(xiàn)快速震跳，主觸頭電弧火花非常明顯。那么什么原因引起接觸器震跳，檢查測量控制回路中的接線觸點(diǎn)，相關(guān)電器均無明顯故障疑點(diǎn)，經(jīng)分析可能是氣壓自動開關(guān)接觸器不正常引起。
處理方法：因此類故障現(xiàn)象發(fā)生率是偶然現(xiàn)象，隱蔽性強(qiáng)，難以發(fā)現(xiàn)。最后決定更換使用專用型保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)。更換后開機(jī)試驗(yàn)，故障現(xiàn)象消失，經(jīng)半年使用，未出現(xiàn)類似故障現(xiàn)象。
例3：空壓機(jī)機(jī)械故障引起起動器動作保護(hù)
故障現(xiàn)象：某廠，一臺空壓機(jī)，運(yùn)行中跳閘停車，故障指示“過載”，斷電延時(shí)復(fù)位后重新啟動時(shí)發(fā)現(xiàn)，電動機(jī)起動困難，并有明顯的電磁和震動噪聲，很短時(shí)間內(nèi)，起動器保護(hù)模塊保護(hù)動作，電源跳閘。
檢查：停機(jī)檢查，電路、電器基本正常，無故障疑點(diǎn)，用人工方法轉(zhuǎn)動電動機(jī)軸，較為靈活，轉(zhuǎn)動空壓機(jī)飛輪時(shí)發(fā)現(xiàn)有傳動被卡，嚴(yán)重受阻現(xiàn)象，懷疑空壓機(jī)機(jī)械故障，拆開缸蓋，發(fā)現(xiàn)缸內(nèi)活塞連桿損壞。
原因分析：空壓機(jī)發(fā)生嚴(yán)重機(jī)械損壞后，使傳動受阻，使電動機(jī)不能啟動。在保護(hù)術(shù)語上稱堵轉(zhuǎn)故障，電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電流大于正常起動電流，因?yàn)?，起動器保護(hù)模塊有很強(qiáng)反時(shí)限特性在很短時(shí)間內(nèi)起動保護(hù)動作。堵轉(zhuǎn)視為嚴(yán)重過載故障，此類型起動器保護(hù)模塊似“過載”指示顯示表現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。
處理：空壓機(jī)機(jī)械故障處理排除后，即轉(zhuǎn)為正常啟動運(yùn)行。
例4：空壓機(jī)頻繁起動的保護(hù)
故障現(xiàn)象：某廠一臺空壓機(jī)，在運(yùn)行中多次出現(xiàn)動作跳閘，故障指示“過載”每次復(fù)位后又能重新正常起動運(yùn)行。
檢查：返修人員對電路、電器檢查、無故障損壞疑點(diǎn)，對傳動部位用人工轉(zhuǎn)動，較為輕松自如，無阻礙現(xiàn)象。用鉗行萬用表測量起動電流、運(yùn)行電流，均為正常范圍，只是發(fā)現(xiàn)電動機(jī)表面溫升較高，有燙手之感覺。
故障原因分析：既然電器、電路、機(jī)械、電流都無故障疑點(diǎn)基本正常。那“過載”動作原因是什么?經(jīng)現(xiàn)場觀察，認(rèn)為是電動機(jī)頻繁起動引起的。因外圍用氣量大因此逼使電動機(jī)做頻繁起動工作。短時(shí)間頻繁起動電流產(chǎn)生的熱余量積累不能散發(fā)使電動機(jī)過熱，而起動器保護(hù)模塊設(shè)計(jì)具有熱記憶功能，能識別電動機(jī)實(shí)際熱狀態(tài)，似 “過載”做出保護(hù)動作。避免了電動機(jī)因過熱燒損的可能。
處理：對外圍用氣量進(jìn)行調(diào)整、控制、開機(jī)運(yùn)行恢復(fù)正常。未見頻繁動作跳閘。
2.為什么保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)能使空壓機(jī)氣壓自動開關(guān)不正常工作得以化解?
解：原熱繼電器保護(hù)控制中，氣壓自動開關(guān)觸頭與熱繼電器“95、96”觸頭是串聯(lián)接于交流接觸器回路中，當(dāng)氣壓自動開關(guān)發(fā)生不正常震跳時(shí)，有一定時(shí)差，就可以消除此類不正常現(xiàn)象。從理論上可以利用延時(shí)原理來解決。
保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)首先用特定的接線方式，把起動器保護(hù)模塊的工作電源改接由空壓機(jī)氣壓自動開關(guān)控制。
正常工作程序流程：當(dāng)空壓機(jī)氣壓低于整定壓力下限值時(shí)，氣壓自動開關(guān)呈閉合，起動器保護(hù)模塊得工作電源，內(nèi)部控制保護(hù)帶動交流接觸器吸合，空壓機(jī)電動機(jī)起動運(yùn)行。
當(dāng)氣壓上升超過整定值上限時(shí)，氣壓自動開關(guān)觸頭閉合轉(zhuǎn)為分?jǐn)?，回路中交流接觸器同時(shí)失電釋放，電動機(jī)停止運(yùn)行，如此反復(fù)循環(huán)自動控制空壓機(jī)電動機(jī)起停工作。
保護(hù)起動器(空壓機(jī)專用)工作電源特定接線方式，目的是為了給起動器保護(hù)模塊內(nèi)部延時(shí)電路獲得放電的時(shí)間條件。所以，當(dāng)氣壓自動開關(guān)出現(xiàn)不正常震跳動作時(shí)，起動器保護(hù)模塊內(nèi)部控制延時(shí)動作。從而彌補(bǔ)改善氣壓自動開關(guān)震跳(疑是震蕩)頻率，起到穩(wěn)定電路工作。
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