电除尘电气故障的剖析
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摘 要 烧结机机头电除尘是炼铁厂的关键设备，也是钢铁行业粉尘治理的重要设备。座落在杭州西湖之畔的杭钢，环境保护、雾霾治理显得尤为重要，烧结电除尘在生产中出现故障停机时，所造成的粉尘直接排放到大气中后果严重，将直接关系到杭钢的生存与发展。为此，深入研究掌握电除尘设备的特性、及时排除故障、加强维护、保证设备的良好运行状态，有很重要的实际意义。
目前杭钢集团炼铁厂烧结车间有3台烧结机机头电除尘，共有32台电场，分别在2台105M2烧结机机头电除尘和1台180M2烧结机机头电除尘各安装了16台。烧结机机头电除尘是否正常运行关系重大，一旦出现故障停机，将直接受到省级、市级和公司级环保部门的关注。因此，作为电气维修人员如何在日常维修工作中，及时、准确地诊断和消除电气故障，将成为一种技能水平的考验。基于以上情况，本文立足于现场电气维修经验，对电除尘中的常见故障和疑难杂症进行了简单介绍。
1 电除尘在烧结中的作用及优缺点
电除尘器是一种利用直流负高压使气体电离，施于放电极和接地极的集电板之间，使电场强度大得足以让电极周围产生电晕，再由电晕放电产生的气体离子在高压直流电场的作用下，迅速地向集电极运动，当含尘气体通过这对电极时，由于和离子碰撞而把电荷转移给尘粒，然后与粒子上的电荷互相作用的电场就使它们向集电板漂移，并沉积在集电极上形成灰尘层，再利用振打，将电极上的灰尘离开集电板，降落到除尘器的灰斗。
其优点是除尘效率高，普遍在95%以上，设计效率最高可达99.99%，一般能保证除尘器出口含尘浓度为50-100毫克/米3阻力损失小，一般为49-196Pa，因而风机的耗电量少，按每小时处理1000m3烟气量计算，电能消耗约为0.2-0.8KW.h ，处理烟气量大，对烟气浓度的适应性较好，运行费用低。其缺点是一次性投入与钢材消耗量大，占地面积大，对制造、安装和操作水平要求较高。
当然，电除尘的运行效果，除其设计选型、工业制造、安装质量、以及现场运行维护水平等重要因素外，其供电质量的好坏，将直接影响电除尘器的运行效果。
2 电气故障的诊断
根据多年工作经验及研究，硅整流变压器其结构形式和接线大同小异，只是体积大小不同而已， 下面简单介绍杭钢烧结32台静电除尘电源控制柜运行中所出现的疑难杂症及常见故障的排故方法。
2.1 疑难杂症的诊断
（1）可控硅开路故障。电除尘处于运行状态时，在导通角增大到一定值时，二次电压、二次电流值仍为零，控制器将这种现象判断为可控硅开路。
可控硅开路属于故障多发区域，原因较复杂。运行中主回路熔断器熔断故障较多，其它如自动控制器故障、接口板插线头脱落、主回路空气开关主触头接触不良、整流变输入端接触不良、整流变一次电缆铜鼻子断裂、自动控制器损坏等故障。
（2）二次表头开路故障。正常运行过程中，一次电压、一次电流、二次电压均正常、二次电流表头突然无显示，且计算机屏幕二次电流显示为零；但是经过6秒种后主电源跳闸，装置报电场 “开路故障”。
排故过程中，检查发现电源控制柜正常，做假负载试验也正常，以此确定电源控制柜能正常运行；再由控制柜连接升压变一起做空载试验，检测到升压变的二次侧有高压输出，以此确定升压变可正常运行；接着检测升压变二次侧的电流取样信号（IS1与00端子）有无5V输出，万用表检查发现有5V输出；然后检测自动电压控制器IS2与00输入端有无5V输出，检测发现电压值为零，且均压电路R1、R2、R3、R4测量数据均正常，最终确定是二次电流表计开路引起。用同型号表计替换试运行后，二次电流表计开路引起的故障就彻底消除。二次表头接线原理图如图1所示。
2.2 常见故障的诊断
（1）供电主电路系统故障。见表1。
（2）断电振打故障。一次、二次电流电压运行和显示正常，但在断电振打时没有断电。岗位操作人员在远程值班室电脑上观察到电除尘电场在进入断电振打作业时，屏幕显示断电振打，但是从一次电压电流、二次电压电流显示发现电场仍在运行，派人去低配室检查电场控制柜，证实电场控制柜确实是在断电振打时没有断电。
现场排故，检查在断电振打时可控硅仍有触发信号，把“KRAP1”端子与“SRT”端子用单股导线进行短接，现场试运行，自动电气控制箱能正常工作。故障消除。
案例2（由于电路固化，无法测绘详图，仅从功能测出“KRAP1”为断电振打信号输出”，“SRT”为脉冲信号封锁）。
2013年5月，3#烧结机1#机2室3电场在断电振打时，高压未停电，仍边振打边高压输出，1#机2室3电场已连续2个班连续带故障运行。如不及时处理，极板与极丝间会造成反电晕，势必影响除尘效果。接到电话后，我带人前去现场排故。经认真检查发现故障是由自动电气控制箱脉冲信号未封锁引起，需要立马更换自动电气控制箱，而现场无备件，且一台新的自动电气控制箱订＼供货时间较长，又需要3.5万元。从整个电气原理图分析，发现电路固化，无法测绘详图，只能从功能测出“KRAP1”为断电振打信号输出，“SRT”为脉冲信号封锁。结合工艺、环保并经电气主管同意，在确保电气正常、安全、稳定运行的基本要求下，把“KRAP1”端子与“SRT”端子用单股导线进行短接，“KRAP1”断电振打信号输出直接对可控硅脉冲进行封锁。现场试运行，自动电气控制箱恢复正常工作。后来又陆陆续续对6台有同样故障的自动电气控制箱，用同样的方法进行处理；运行一年以来，断电振打一直处于正常可靠的运行状态。另外，通过对原理图的琢磨研究、这一小小举措，即节约21万元成本。
（3）高压隔离开关故障。一次电压较低，一次电流接近为零，二次电压很高，二次电流为零。造成原因有：高压隔离开关刀闸不到位或电场顶部阻尼电阻烧断。处理办法：检查高压隔离开关或更换阻尼电阻。
3 修复后的性能检查
电除尘电气设备修复以后，在正常投运前必须进行假负载试验、开路试验、短路试验和控制柜输出波形的检查，确认电气保护回路是否正常。
假负载试验：断开或拆开高压控制柜主回路的输出，再串联接入2只100W 220V灯泡组作为假负载安全试验。检查确认无误后方可上电，再将控制柜面板切换到手动模式，缓慢调节电位器；若一次电压表头出现升降变化，负载灯泡由暗到亮，说明高压控制柜正常。
开路试验：将高压隔离开关高压端打到联络位置，电场打到接地位置；检查确认无误后方可上电，再将控制柜面板切换到手动模式，进行升压；若一次、二次电压上升到设定值，而一次、二次电流几乎为零，说明高压系统本身正常。
短路试验：将高压隔离开关打到接地位置，阻尼电阻经高压隔离开关直接接地，即高压输出对地短路；检查确认无误后方可上电，再将控制柜面板切换到手动模式，高压系统经4次短路检测报“短路”故障，同时主接触器跳闸；说明高压系统短路检测正常。
4 结束语
实践证明，电除尘在我厂烧结机机头烟尘治理上的应用是成功的，除尘效率均达到99.5%以上，除尘器出口粉尘排放浓度均小于35mg/m3以下，粉尘排放浓度明显满足环保和工艺设计要求。其实电除尘器的工作原理具有广泛的相通性，可以举一反三。其关键是能在把握电气原理的基础上，注重设备各自的特性细节，通过合适的试验方法和手段，取得可靠的判断参数，作出合理的分析判断，找出并排除故障。这就要求电气人员在日常工作中，不断跟踪设备、摸索工况、强化维修维护质量，在故障处理中真正做到两个第一：“第一时间把电气故障彻底解决”、“第一时间让电除尘正常运转”；保证除尘器在粉尘的治理中，正常满负荷运行。
参考文献
[1]黎在时.电除尘的选型与安装[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]高香林，胡志光.电除尘供电控制技术[D].北京：华北电力学院，1991.
[3]秦曾煌.电工学[M].北京：高等教育出版社，1988.
作者单位
杭州钢铁集团公司炼铁厂 浙江省杭州市 310022