浅议水泵类设备过电流的原因及保护措施

邵玉成

摘要：在水泵类设备系统调试和使用中，常常遇到水泵类设备电动机过电流的问题而使设备无法正常运行。本文根据现场的工程实践经验和各类文献的参考资料，浅议了水泵类设备产生上述过电流的现象的各种原因及保护措施。

在水泵类设备系统的调试和使用中，常常碰到水泵类设备的电动机过电流问题。过电流是指水泵类设备电动机运行时，电动机定子绕组超过其额定值的情况，也就是一般所说的设备超功率。水泵类设备产生过电流，一般会造成设备寿命大大缩短，无法达到设计工况运行，出现严重的超电流情况，甚至会造成设备停机损坏。本文主要分析了水泵类设备过电流现象产生的原因以及解决方法和保护措施。

一、产生的原因及解决方法

水泵类设备过电流故障的主要原因有：电气仪表问题，线路问题，电动机问题，水泵机械故障问题，水泵性能问题等。我们从以下几个方面进行分析。

1、电气方面

根据超电流的现象，如果水泵性能数据正常并且没有明显的机械故障，应当首先检查和排除电气方面的原因：

（1）电流表显示是否有误，如有可能，可以更换仪表，或用手持式钳形电流表进行测量核对。

（2）电机电缆接线是否有误。这是一个容易被忽视的检查项目。当出现电动机超电流比较大，并且泵不能被拖动或者有明显的拖不动现象时，很可能是电动机电缆接线出现了错误。电机接线盒内引至电机内部的六个接线端子是否松動引起接触不良也要进行仔细检查。

（3）电源欠压或三相电压不平衡。电源欠压会导致电动机在输出同样功率时需要更大的电流;三相电压不平衡也会导致电机超电流，虽然在实践中很少出现这种情况，但仍要用万用表检查三相电压、钳形表检查三相电流进行排除。

（4）电动机是否存在故障。通过测量电动机定子线圈绝缘电阻值，空载运行电流，负荷三相电流平衡情况和电动机的温升，任何一项出现明显的异常，都用可能是电动机存在故障。

（5）电气线路问题。一般来说，电气线路问题主要是接线错误和接线松动两种情况，通过线路排查可以予以解决。

2、机械故障

由于机械故障引起的超电流，只要认真检查是比较容易发现的。机械故障引起的超电流主要有：

（1）水泵机组的对中出现较大误差。水泵机组在现场安装过程中需要重新对中，但很多情况下，因为没有认真执行或者机组固定、进出水管路安装不合理等导致水泵机组启动后对中发生较大位移，造成水泵转子部件与泵体产生摩擦，引起泵组振动，电动机超电流。

（2）水泵内部转子卡阻。水泵运行过程中，石块、塑料等杂物进入泵内，造成叶轮、轴等转子部件的卡阻，造成电动机超电流。

3、水泵性能参数

实际装机的水泵性能参数和设计值有较大的差别是引起超电流的主要原因之一。主要有两种情况：

（1）水泵的实际效率低于铭牌额定值。由于产品质量问题，水泵的实际效率低于额定值，水泵工作在设计工况时需要更大的功率，从而造成了超电流。

（2）选择水泵的性能高于设计值。水泵的性能并非越高越好，而是与设计值一致。高扬程水泵用于低扬程抽水，很多人认为抽水扬程越低，电机负荷越小。在这种错误的认知下，选购水泵时，常常将水泵的扬程选的很高。其实对于离心式水泵而言，当水泵型号确定后，其实消耗功率的大小是与水泵的实际流量成正比的。水泵的流量随扬程的增加而减小，因此扬程越高，流量越小，消耗功率也越小;反之，扬程越小，流量越大，消耗的功率也就越大。因此，为了防止电动机过载，一般要求水泵的实际抽水使用扬程不得低于标定扬程的60%。当高扬程泵用低扬程抽水时，电动机易过载发热，严重时可能烧毁电动机。若应急使用，必须在出水管上安装一个用于调节出水量的闸阀，减小流量，防止电动机过载。正规的大功率离心泵排灌机组的出水管上都装有闸阀，就是为了减小机组启动时的电动机负荷。水泵启动前先关闭闸阀，待电动机启动后再逐渐开启闸阀就是这个道理。如果水泵实际流量扬程超出设计值太多，即通常所说的水泵大了，必然会需要更大的驱动功率。

实际案例：我在一家制药企业工作，单位凉水塔循环水泵房由8台离心式水泵机组组成，其中4台45kw水泵，2台55kw水泵和2台90kw水泵。由于生产工艺原因，正常情况下，3台45kw水泵开机就能达到流量和压力要求。8台水泵均为软启动器启动，热继电器提供过载保护。经常遇到开机软启动器故障报警，开机一段时间热继电器过流保护脱扣问题;只要完成启动，3台或4台机组并联运行则没有问题。经过检查，电动机绝缘、接线，软启动器、热继电器设置均没有问题，没有机械故障。查看水泵铭牌，4台45kw水泵扬程为32米，其余4台为40米，厂区循环水实际使用高度最高点为12米，属于典型的高扬程水泵用于低扬程抽水。我们一开始的解决方法是关闭一台45kw的水泵出水阀门，单机启动后，逐渐开启出水阀门使工作电流达到额定值，其余3台45kw水泵采取相同方法。实际工作中，开机时先分别开启2台45kw水泵，启动完成后再开启任意一台55kw或90kw水泵，最终达到稳定运行。经过两年多的实际运行，再没有发生过启动或者运行过电流故障。后期技改将2台45kw和2台55kw水泵改为变频器驱动，平时正常运行频率40赫兹，既节约了电能，也杜绝了启动运行过电流的问题。

水泵类设备过电流的现象通常都是由上述分析的原因引起的。施工现场设备安装调试过程中，遇到过电流的情况时，需要根据各类现象的具体表现，认真分析，逐一排除找到超电流故障的真正原因，加以解决。

二、过电流故障的保护措施

水泵类设备的过电流保护措施在整个系统中起着举足轻重的作用，一般包括短路过电流和过载过电流两种类型，我们主要讨论的是过载过电流。

短路一般是由于线路绝缘损坏、接线错误等原因造成的，瞬间电流可达电动机额定电流的几十倍到上百倍，一般由熔断器和断路器进行保护。

过载是指其工作电流超过额定值使绕组过热。引起绕组的原因很多，如负载的突然增加，电源电压降低、电动机轴承磨损等。过载保护的特点是整定电流较小，反时限动作。热继电器、延时型电磁式电流继电器常用作过载保护元件。水泵类负载控制柜中常见的过载保护是热继电器和电动机综合保护器。电动机综合保护器能够实现缺相，启动保护、偏相等保护，功能全面，条件允许的情况下，推荐选购。

三、全文总结

水泵类设备过电流的主要是电气方面、机械方面和选型方面的原因，常规的起保停电路采用热继电器或者电动机综合保护器对电动机进行过流保护。选型、热继电器和电动机综合保护器的设置上都是人的因素，平时一定要做好按图纸施工，自检和互检工作。以上几点就是我对水泵类设备启动运行过电流的分析认识，不足之处还恳请各位老师批评指正！