化工电气设备常见故障及诊断处理研究

引言:

化工行业作为国民经济的支柱产业，其生产过程具有连续性强、工艺复杂、介质危险的特点，而电气设备作为生产系统的“动力中枢”与“控制核心”，承担着电力传输、设备驱动、工艺调控等关键任务。无论是高压电机、变压器、配电柜，还是变频器、传感器等电气组件，在化工生产环境中均面临严峻考验：长期接触腐蚀性气体或液体易导致设备绝缘老化，高负荷运行易引发部件过热，生产过程中的机械振动与电磁干扰则可能造成接线松动、元件损坏。

一、化工电气设备常见故障类型及成因分析

绝缘故障频发且危险，多出现于变压器、电缆、电机绕组等部件，表现为绝缘性能下降、漏电、击穿甚至引发短路或火灾。成因包括：硫化氢、酸碱雾等腐蚀性介质破坏绝缘层分子结构，致其老化开裂；设备长期高负荷运行使部件温度超耐受极限，加速绝缘材料热老化；车间高湿度与粉尘结合形成导电通道，降低绝缘电阻引发漏电。机械故障集中在高压电机、泵类电机等带运动部件的设备，症状为轴承磨损、转子不平衡、扫膛等，伴随异常振动、噪音及转速下降。主要因润滑失效、安装偏差、过载运行所致。电气连接故障多发生在配电柜、接线端子等部位，表现为接线松动、接触不良、端子烧蚀，易引发局部过热、电压不稳甚至电弧放电。源于车间温差大导致金属部件热胀冷缩松动、腐蚀性介质造成金属氧化或电化学腐蚀、安装维护时接线不规范或未紧固检查。控制回路故障涉及变频器、PLC 等组件，导致设备启停失灵、参数失控，影响生产稳定性。成因包括高压设备产生的电磁干扰破坏弱电信号、控制组件未做防爆防腐设计易受损、参数设置不合理或电子元件老化。

二、化工电气设备故障诊断技术

1.红外热成像诊断技术

红外热成像技术利用设备部件温度异常与故障的关联性，通过红外热像仪捕捉设备表面的温度分布图像，直观识别过热区域，适用于绝缘故障、电气连接故障的诊断。例如，变压器绝缘老化会导致局部温度升高，在热像图上呈现明显的“热点”；接线端子松动时，接触电阻增大，温度会比正常部位高 10-30℃，可通过热像仪快速定位。

2.振动分析诊断技术

振动分析技术通过采集设备运行时的振动信号（如电机、泵的振动加速度、速度、位移），结合频谱分析、时域分析等方法，识别振动异常的频率与幅值，进而判断故障类型与位置，是机械故障诊断的核心技术。例如，电机轴承外圈磨损时，振动信号会出现特定频率的峰值（特征频率）；转子不平衡则会导致低频振动幅值显著增大。

3.油液监测技术

油液监测技术主要针对变压器、高压电机等采用油浸式冷却或润滑的设备，通过分析油液的物理化学性质（如水分含量、介损值）与磨损颗粒（如金属碎屑），判断设备内部绝缘状态与机械部件磨损情况。例如，变压器油中水分含量超标会显著降低绝缘性能，介损值增大则表明油质老化；油液中出现大量铜、铁碎屑，可能预示着变压器内部绕组磨损或铁芯故障。

4.电气参数检测技术

电气参数检测技术通过测量设备的电气性能指标，判断设备的电气状态，是绝缘故障与电气连接故障的基础诊断手段。例如，测量电机绕组的绝缘电阻，若阻值低于标准值（如 1MΩ），则表明绝缘层老化或受潮；测量电缆的直流电阻，若阻值异常增大，可能存在导线断裂或连接松动。

5.智能化诊断系统

随着工业互联网技术的发展，智能化诊断系统逐渐应用于化工电气设备管理，通过整合多源监测数据，利用 AI 算法进行数据分析，实现故障的自动识别、分类与预测。例如，系统可通过学习历史故障数据，建立故障特征模型，当实时监测数据匹配某类故障特征时，自动发出报警并推送故障原因与处理建议。

三、化工电气设备故障处理策略与维护建议

1.故障处理流程与方法

当发生设备故障时，首先需切断故障设备的电源，若故障引发火灾或泄漏，需立即启动应急预案，隔离危险区域，保障人员安全。例如，变压器短路起火时，需先断开高压断路器，再使用二氧化碳灭火器灭火，禁止用水直接灭火。利用前述诊断技术精准定位故障部位与类型，避免盲目拆解设备。例如，电机出现异常振动时，通过振动频谱分析确定是轴承磨损后，再拆解电机更换轴承，减少不必要的设备损耗。根据故障类型采取对应措施：绝缘故障需更换老化的绝缘部件，并对设备进行干燥处理；机械故障需更换磨损部件，并重新进行安装调试；电气连接故障需清理连接部位的氧化层，重新紧固接线并涂抹防氧化膏；控制回路故障需更换损坏的控制组件，重新设置参数或优化PLC 程序。故障处理完成后，需对设备进行电气参数检测与空载试运行，确认设备运行正常后，方可接入生产系统。例如，电机更换轴承后，需测量绝缘电阻合格，空载运行 30 分钟，观察振动、温度无异常，再投入负载运行。

2.预防性维护建议

针对化工环境的腐蚀性与高湿度，对电气设备采取防护措施：将配电柜、控制组件安装在密闭、除湿的控制室或防爆柜内；对户外或车间内的电机、电缆，采用防腐、防水外壳；定期对设备表面进行清洁，清除粉尘与腐蚀性附着物，降低环境对设备的损害。建立“日常巡检+定期检测”的维护制度：日常巡检（每日 1-2 次）重点检查设备运行声音、温度、仪表指示是否正常，有无泄漏或异味；定期检测采用红外热成像、振动分析等技术，对关键设备进行全面诊断，建立设备健康档案，跟踪状态变化。制定设备润滑计划，根据设备类型与运行工况选择合适的润滑剂，按周期更换润滑油并清理润滑系统；定期（如每季度）对电气连接部位进行紧固检查，尤其是铜排、接线端子等易松动部位，采用力矩扳手按标准力矩紧固，防止接触不良。加强运维人员的专业培训，使其掌握现代故障诊断技术与应急处理流程；鼓励企业引入智能化诊断系统与新型防腐、防爆电气设备，通过技术升级提升设备可靠性，降低故障发生率。

结论:

化工电气设备在高腐蚀、高负荷、强干扰的特殊环境中，易发生绝缘故障、机械故障、电气连接故障与控制回路故障，这些故障不仅影响生产连续性，更可能引发安全事故。本文通过分析故障成因，提出结合红外热成像、振动分析、油液监测等现代技术的故障诊断体系，构建“紧急处置-故障定位-针对性处理-恢复验证”的故障处理流程，并从环境控制、定期维护、人员培训等方面给出预防性建议。

参考文献

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