10KV高壓大電機(jī)多次毀壞的原因分析和防范措施

黎東蘭

（貴港職業(yè)學(xué)院，廣西 貴港 537100）

1 電機(jī)的故障

熱磨主電機(jī)是人造板生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備。某人造板企業(yè)兩條中密度纖維板生產(chǎn)線的熱磨主電機(jī)均采用國(guó)產(chǎn)的高壓電機(jī)，一臺(tái)的型號(hào)參數(shù)為：9000kW，10kV；另一臺(tái)的參數(shù)為：3550kW，10kV。

2007年7月和2009年8月，9000kW的電機(jī)先后兩次因轉(zhuǎn)子后端的多片止壓板鐵片焊點(diǎn)產(chǎn)生裂縫，其中兩片斷裂掉出，將定子后端繞組刮壞了一圈，深約6mm，使定子繞組對(duì)地短路而損害。

3550kW的電機(jī)在2007年8月也曾因轉(zhuǎn)子后端的無(wú)緯帶斷裂，轉(zhuǎn)子銅排在離心力作用下甩出刮傷定子線圈而作過(guò)一次更換定子線圈，拆解、校正、重新焊接轉(zhuǎn)子線圈銅排，對(duì)軸瓦位置進(jìn)行加工的大修。

2010年2月3550kW的電機(jī)又一次發(fā)生了故障。當(dāng)時(shí)高壓配電總進(jìn)線柜突然跳閘，從該電機(jī)傳出較大的響聲，軸瓦和轉(zhuǎn)子碳刷處冒煙。檢查啟動(dòng)柜，主斷路器已跳閘斷開，綜保裝置報(bào)警為過(guò)流Ⅰ段動(dòng)作速斷保護(hù)(注：過(guò)流Ⅰ段速斷保護(hù)是躲過(guò)電機(jī)在起動(dòng)瞬間過(guò)大的電流而不至于跳閘和電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生短路保護(hù)跳閘)。相間電阻用搖表（2500V）檢測(cè)達(dá)500MΩ以上，定子線圈三相短路，判斷為定子線圈燒毀。

拆開冷卻水箱發(fā)現(xiàn)固定繞線轉(zhuǎn)子線圈的無(wú)緯帶已經(jīng)斷裂撕開，并發(fā)現(xiàn)有云母片、銅粒和焦味。將電機(jī)拆解，抽出轉(zhuǎn)子，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子后端用于固定繞線轉(zhuǎn)子線圈的無(wú)緯帶已經(jīng)全部斷裂撕開，繞線轉(zhuǎn)子的線圈已經(jīng)散開，三份之一的繞線銅排已松散，脫離原位較遠(yuǎn)，有較深的刮痕，并把定子線圈刮傷一個(gè)圓周，后軸瓦的一個(gè)半瓦有裂痕。轉(zhuǎn)子線圈是用扁薄的銅排做成的，散開的線圈銅排在強(qiáng)大的離心力作用下飛離原位刮傷定子線圈，引起電機(jī)相間短路，拉弧炸毀電機(jī)，這是造成此次事故的主要原因。

本次造成電機(jī)損壞的直接原因與2007年8月份的情況一樣，均是轉(zhuǎn)子后端的無(wú)緯帶斷裂，轉(zhuǎn)子銅排在離心力作用下甩出刮傷定子線圈。

2 電機(jī)的維修方案

針對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和故障，修理的方案均為：更換定子繞組，轉(zhuǎn)子兩端的止壓板鐵片焊接加固，并增加無(wú)緯帶困綁加固，以防轉(zhuǎn)子止壓板再次掉出損壞定子繞組。大功率高壓電機(jī)一般是訂單生產(chǎn)，其設(shè)計(jì)、制造、安裝方案都是根據(jù)用戶安裝現(xiàn)場(chǎng)制定，質(zhì)量與制造有較大關(guān)系。電機(jī)維修后的使用壽命也受原機(jī)質(zhì)量和維修質(zhì)量影響，依然存在隱患。

3 故障的原因分析

結(jié)合電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并從運(yùn)行及發(fā)生的故障情況來(lái)看，我們分析認(rèn)為電機(jī)的先后損壞與其設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中存在著缺陷、質(zhì)量較差有關(guān)。引起故障的主要原因如下：

3.1 兩臺(tái)電機(jī)均在07年作過(guò)一次大修，更換了定子線圈，轉(zhuǎn)子線圈銅排拆解、校正、重新焊接，軸瓦位置也進(jìn)行過(guò)加工。大修后試機(jī)振動(dòng)比大修前要大，估計(jì)這是因維修質(zhì)量和轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度差引起的。轉(zhuǎn)子在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)過(guò)大，會(huì)固定轉(zhuǎn)子繞線的無(wú)緯帶磨斷，如果轉(zhuǎn)子線圈也是松動(dòng)的，無(wú)緯帶磨到臨界狀態(tài)時(shí)會(huì)突然斷開，線圈銅排在強(qiáng)大的離心力作用下飛離原位置，造成刮傷定子線圈，導(dǎo)致線圈短路而炸毀電機(jī)。高速旋轉(zhuǎn)的線圈銅排突然散開與定子繞組刮碰的瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的沖擊力，軸瓦在強(qiáng)大的沖擊力沖擊下出現(xiàn)裂痕，而軸瓦表面光滑沒有脫落、燒傷的痕跡，證明當(dāng)時(shí)潤(rùn)滑良好，裂痕是受外力造成的。

3.2 長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，軸瓦的磨損造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均，磁場(chǎng)分布不均，引起電磁振動(dòng)。轉(zhuǎn)子的無(wú)緯帶、線圈銅排、平衡塊、壓塊在運(yùn)行中長(zhǎng)時(shí)間受振動(dòng)，產(chǎn)生移位、松動(dòng)、變型而斷裂，在高速旋轉(zhuǎn)中飛離轉(zhuǎn)子而刮傷定子線圈，造成線圈短路而炸毀電機(jī)。

3.3 安裝水平及磁力中心偏差引起的電磁拉力，造成電機(jī)軸向串動(dòng)，振動(dòng)加大；聯(lián)軸器對(duì)中心不準(zhǔn)，引起負(fù)載機(jī)械不平衡產(chǎn)生系統(tǒng)共振，電機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后引起轉(zhuǎn)子產(chǎn)生多種問(wèn)題，從而引故障。

3.4 頻繁起動(dòng)，起動(dòng)間隔時(shí)間不足，使轉(zhuǎn)子籠條和平衡塊移位變形。起動(dòng)電機(jī)時(shí)，感應(yīng)電流很大，達(dá)到額定電流的4-8倍，使轉(zhuǎn)子和定子發(fā)熱。如果起動(dòng)時(shí)間間隔不足，連續(xù)起動(dòng)將會(huì)使線圈銅條因連續(xù)被加熱而變軟，機(jī)械強(qiáng)度降低，發(fā)生彎曲或斷裂，引發(fā)電機(jī)故障。

4 故障的防范措施

在中纖板生產(chǎn)線中熱磨主電機(jī)屬于大型精密設(shè)備，其重量大（9000KW的重30t，3550KW的重21t），拆裝難度大，維修周期長(zhǎng)。多次燒毀，給生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，應(yīng)引起重視，使用中應(yīng)采取如下的防范措施：

4.1 電機(jī)日常檢查

維護(hù)周期：每天（當(dāng)班人員日常檢查）

（1)檢查外部清潔，是否漏油、熱交換裝置水管是否漏水。（2)檢查溫升情況，是否有過(guò)熱情況。（3）檢查振動(dòng)、噪音，是否有不正常氣味。（4）檢查潤(rùn)滑裝置，檢查潤(rùn)滑油的壓力、流量和溫度是否正常，檢查應(yīng)急潤(rùn)滑裝置的油位是否正常。（5）檢查運(yùn)行電流是否超過(guò)銘牌規(guī)定額定值，三相電流是否平衡，各相電流相差≤10%，觀察電刷裝置的火花情況。

4.2 定期檢修維護(hù)

維護(hù)周期：每月（檢修人員定期維護(hù)）

（1）外部進(jìn)行清潔。（2）檢查接線、接地緊固情況；檢查各引出線包扎絕緣的情況，是否有電蝕的跡象。（3）檢查軸承潤(rùn)滑油的油質(zhì)、油量，檢查應(yīng)急潤(rùn)滑裝置潤(rùn)滑油的保正時(shí)間，應(yīng)10分鐘以上。（4）檢查滑環(huán)和電刷裝置，清理滑環(huán)，檢查電刷的磨損情況及在刷握中自由活動(dòng)的情況，必要時(shí)調(diào)整或更換。（5）檢查通風(fēng)系統(tǒng)，冷卻器，檢查電機(jī)內(nèi)腔是否有凝露、或積水、銹蝕。（6）檢測(cè)定、轉(zhuǎn)子線圈的絕緣電阻，測(cè)量時(shí)采用2500V的兆歐表，絕緣電阻不低于1MΩ/KV。線圈的絕緣電阻與歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)相差較大，即使沒有達(dá)到允許的最低值，也需清潔和干燥電機(jī)。高壓電機(jī)應(yīng)定期檢查繞組的絕緣情況，一般1-2年作一次15KV2分鐘的耐壓試驗(yàn)。（7）定期檢查軸瓦的磨損情況，定期更換，一般應(yīng)三年更換一次軸瓦。（8）定期檢查轉(zhuǎn)子的軸向串動(dòng)，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)觀察軸向串動(dòng)的量，應(yīng)不超過(guò)1cm。（9）定期檢查聯(lián)軸器配合對(duì)中情況。（10）嚴(yán)格按操作規(guī)程起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，不允許頻繁起動(dòng)電機(jī)，兩次起動(dòng)時(shí)間的間隔應(yīng)大于30分鐘。

4.3 控制系統(tǒng)維護(hù)

維護(hù)周期：每月（檢修人員定期維護(hù)）

（1）對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行校驗(yàn)，檢查電流速斷保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、單相接地保護(hù)、低電壓保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等的否可靠性。（2）定期檢查柜內(nèi)接線和螺栓的緊固情況，防止接線和螺栓松脫。查看開關(guān)、接觸器、繼電器等組件有無(wú)損壞或燒蝕燒焦現(xiàn)象，各元件工作是否正常。

4.4 強(qiáng)制性定期維護(hù)

維護(hù)周期：每1-2年（專業(yè)人員定期維護(hù)）

（1）電機(jī)解體，抽出轉(zhuǎn)子檢查定子鐵芯是否壓緊，檢查轉(zhuǎn)子平衡塊、壓塊有無(wú)松動(dòng)和脫落，硅鋼片有無(wú)松動(dòng)脫落，線圈銅條有無(wú)變形、裂縫、斷裂，檢查有無(wú)因鐵芯內(nèi)部發(fā)熱而形成的藍(lán)色痕跡，檢查線圈接頭焊接情況，并進(jìn)行清理。（2）檢查定子線圈的槽楔是否松動(dòng)、完好。（3）檢查接線盒，清除上面的灰塵，擰緊螺栓，并檢查其密封情況。（4）檢查線圈端部的固定狀況和線圈端部絕緣漆的情況，是否有龜裂、脫落、氣泡、變色或炭化的現(xiàn)象。（5）用2500V的兆歐表測(cè)量絕緣的軸承或軸承座與鋼基礎(chǔ)之間的絕緣電阻，檢查繞組的絕緣情況，作15KV2分鐘的耐壓試驗(yàn)。（6）檢查風(fēng)扇本身及其固定情況，風(fēng)葉護(hù)罩完好不松，不擦碰風(fēng)葉。（7）檢查滑環(huán)表面情況，電刷與刷握間活動(dòng)是否靈活，電刷的銅辮與刷架的連接是否良好，并測(cè)量刷架絕緣電阻值。（8）檢查軸瓦，接觸表面應(yīng)光滑、無(wú)燒蝕現(xiàn)象，檢查甩油環(huán)是否完好，清洗軸瓦，測(cè)量軸瓦間隙，超過(guò)允許值時(shí)應(yīng)更換軸瓦。（9）安裝后，檢查調(diào)整定轉(zhuǎn)子間的氣隙，要保證氣隙的均勻。

最后，加強(qiáng)各機(jī)、電當(dāng)班人員責(zé)任心，切實(shí)按要求進(jìn)行定期檢查和維護(hù)保養(yǎng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的聲音、溫升、工作電流和絕緣等不正常時(shí)要及時(shí)處理，為生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行增加一份保證。

[1]盧浩泉，林澤華，李育豪.關(guān)于高壓大電機(jī)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)器的問(wèn)題分析與故障處理[J].廣東科技，2004-08-20.