船舶電機(jī)的絕緣問題處理探究

張?jiān)邶?，陳建?/p>

(青島北海船舶重工有限責(zé)任公司，山東青島 266520)

船舶電機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，導(dǎo)致其工作性能降低和喪失，造成故障的原因是多方面的，包括機(jī)械和電氣等方面的原因，這與電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、工作環(huán)境、使用狀況等因素有著密不可分的關(guān)系。在維修船舶電機(jī)時(shí)要根據(jù)其故障現(xiàn)象，認(rèn)真觀察分析研究，找到故障原因才能對癥下藥，以提高船舶電機(jī)的修理質(zhì)量。

通常情況下，電機(jī)的修理分為大修、中修、小修，其項(xiàng)目包括電機(jī)拆裝試驗(yàn)，繞組重繞，繞組及鐵芯的檢查修理，轉(zhuǎn)子檢查修理，烘烤浸漆及絕緣處理，轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇、滑環(huán)、端蓋、機(jī)殼、接線端子、引線的檢查修理，軸承的更換等。主要是對電機(jī)的機(jī)械、電氣部分進(jìn)行維修和保養(yǎng)，其中電氣絕緣問題的處理是電氣維修和保養(yǎng)的一項(xiàng)主要內(nèi)容。在這里，對電機(jī)絕緣電阻低、造成此問題的原因以及如何處理的工藝方法作初步的總結(jié)和探究。

1 電機(jī)絕緣電阻低原因調(diào)查分析

由于船舶電機(jī)的工作環(huán)境相對惡劣，造成其絕緣破環(huán)的原因復(fù)雜多樣。由于工作中長期承受高溫、高濕、高鹽霧、粉塵、油霧、煙霧的侵蝕，受振動(dòng)、沖擊等機(jī)械作用的破環(huán)，電機(jī)的絕緣材料不斷地龜裂、老化。電機(jī)一直在使用狀態(tài)下或處于干燥的環(huán)境中絕緣電阻值一般能符合要求，如果長時(shí)間停機(jī)或在空氣濕度超過80%時(shí)絕緣值會(huì)急劇下降，這也就是7、8月份進(jìn)廠修理的船舶其電氣系統(tǒng)易出現(xiàn)絕緣問題的原因。特殊情況下受水噴濺或浸泡時(shí)，絕緣電阻會(huì)大幅降低，多數(shù)會(huì)降至0，特別是海水進(jìn)入時(shí)對電機(jī)的絕緣材料和硅鋼片等結(jié)構(gòu)破壞更加嚴(yán)重，處理不及時(shí)或不妥當(dāng)往往需要更換繞組甚至?xí)?dǎo)致電機(jī)的報(bào)廢，造成較大損失。

2 電機(jī)絕緣問題處理的工藝要求

電機(jī)解體后，首先檢查接線的絕緣子是否有碳化現(xiàn)象，導(dǎo)線的絕緣套管是否需要更換。其次要對電機(jī)進(jìn)行清洗，將進(jìn)入的粉塵、油污、鹽分等雜質(zhì)清洗干凈，然后在電機(jī)絕緣等級要求的溫度下進(jìn)行烘烤干燥。烘烤過程中每2 h測量1次絕緣電阻值并做好記錄曲線，直到絕緣值大于2 MΩ且持續(xù)6 h絕緣電阻值不再變化方可出爐，清洗后烘干時(shí)間不少于24 h。若烘烤3～4 h后，絕緣電阻值仍不上升應(yīng)停止烘烤，待鐵芯冷卻至常溫后繼續(xù)烘烤或查找原因重新處理。達(dá)到工藝要求后可進(jìn)行浸漆作業(yè)，浸漆作業(yè)時(shí)電機(jī)需冷卻至60～80℃。目前，我公司采用A30－11B(B級)和Z30－12F(F級)兩種絕緣漆，粘度要求為伏特杯四號粘度計(jì)，環(huán)境溫度20℃時(shí)22～30 s。A30－11B(B級)烘干溫度級為120～130℃，浸漆后烘干8～10 h;Z30－12F(F級)烘干溫度級為145～155℃，浸漆后烘干12～16 h。在烘烤初期，爐溫的溫升一般控制在30℃/h以下為宜，經(jīng)浸漆處理后的電機(jī)絕緣電阻值應(yīng)大于2 MΩ。

3 絕緣材料和清洗材料

常用的絕緣材料有:絕緣漆、玻璃絲層壓絕緣板、酚醛樹脂層壓絕緣板、無石棉合成材料、人造云母、陶瓷絕緣子、陶瓷套管、塑料管、玻璃絲絕緣套管、熱縮管等。

傳統(tǒng)的清洗材料有:酒精、汽油、四氯化碳等有機(jī)溶劑。此類材料對油污、灰塵、碳粉之類的雜質(zhì)清洗效果比較理想，但具有腐蝕性，會(huì)在一定程度上損壞電機(jī)的絕緣材料，而且對氯化鈉、氯化鎂等無機(jī)鹽不起作用。另外酒精、汽油屬易燃易爆物品，安全性較差，四氯化碳毒性大，對人員健康有傷害，所以此類材料不再繼續(xù)推廣使用。

目前推廣使用的呈化學(xué)中性和電中性的表面活性清洗劑包括:DS－25、SS－25、SE－50、ME－911等。我廠采用的DS－25無水清洗劑對浮塵、積碳、油污、粉塵等一般污染物，在污染不太嚴(yán)重的情況下采用沖洗的方法清洗效果較好，還可以減少第一次進(jìn)爐烘烤的時(shí)間，而且耐壓性能優(yōu)良，揮發(fā)性好基本無殘留，毒性低，實(shí)用效果很好。污垢較多的電機(jī)可采用801或105中性水基清洗劑溶液，通過鍋爐加熱至80～90℃采用噴射洗滌的方法進(jìn)行清洗，設(shè)備采用德國產(chǎn)C13－180型高壓熱水清洗機(jī)，噴頭出口壓力約12～15 MPa。

4 電機(jī)絕緣處理工藝探究

待修電機(jī)絕緣問題的處理過程中，首先要考慮檢查其接線絕緣板及引線絕緣護(hù)套是否良好，特別是機(jī)艙風(fēng)機(jī)等引線較長的電機(jī)，由于振動(dòng)和摩擦，引出線在其機(jī)殼附近極易損壞，解體后需重點(diǎn)檢查此處，妥善處理，防止回裝后帶來不必要的麻煩。

其次主要解決繞組的絕緣問題，電機(jī)絕緣處理的關(guān)鍵在于繞組清洗，要采用合適的清洗材料和合理的清洗方法，才能徹底除去引起電機(jī)絕緣電阻降低的粉塵、油污、泥沙、金屬碎屑、積碳以及老化脫落的絕緣層等有害雜質(zhì)，達(dá)到最佳絕緣效果，然后是干燥烘烤并全程監(jiān)控記錄絕緣電阻的變化，阻值曲線應(yīng)符合工藝要求，最后浸漆再烘干以保養(yǎng)和加強(qiáng)繞組絕緣材料。

電機(jī)在解體后一般采用801或105水基清洗劑進(jìn)行清洗，清洗劑按1∶10的比例用水稀釋后使用，通過虹吸作用加至80～90℃ (經(jīng)清洗鍋爐加熱)的水中，再經(jīng)噴槍噴射洗滌電機(jī)。此清洗劑溶液呈化學(xué)中性、對絕緣材料無腐蝕性、安全性好、去污能力強(qiáng)、工藝簡單、操作方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、效果理想，用此法洗滌后必須再用清水沖洗干凈方可烘烤。但此方法對表面污油干固的電機(jī)洗滌效果較差，例如:電機(jī)軸承油封損壞潤滑油大量進(jìn)入電機(jī)繞組，受油污長期污染的開啟式電機(jī)繞組等，采用此方法很難清洗干凈，最好采用DS－25等電氣設(shè)備清洗劑用壓縮空氣噴射或毛刷蘸洗電機(jī)繞組，清洗效果比較理想。

DS－25、SS－25、SE－50、ME－911是近幾年來推廣使用的安全高效的清洗劑，此類清洗劑耐壓25 kV，可在工作現(xiàn)場采用壓縮空氣噴射法、浸泡法直接清洗電氣設(shè)備，清洗時(shí)可不必全部拆卸設(shè)備，特別是可以清洗因故不能斷電的電氣設(shè)備(直流或高壓電機(jī)不能帶電作業(yè))，安全可靠操作簡便，對提高電機(jī)絕緣電阻值效果明顯，可廣泛應(yīng)用。使用這類清洗劑時(shí)，現(xiàn)場要注意通風(fēng)換氣且遠(yuǎn)離火源，壓縮空氣要經(jīng)干燥過濾器使其不含水分，空氣濕度在70%以上。清洗完畢需采取干燥措施，如掛紅外烤燈去濕或開電加熱器去潮，另外在工作現(xiàn)場采用此方法易在電機(jī)底部繞組積垢，若要達(dá)到最佳效果需要解體清洗。

海水浸泡的電機(jī)，采用90℃以上的清水浸泡清洗，循環(huán)清洗的方式效果最佳，清洗前先用噴槍將電機(jī)內(nèi)的泥沙等雜物沖洗干凈，清洗時(shí)先進(jìn)行流動(dòng)沖洗2 h左右，再改用循環(huán)水洗滌以減少浪費(fèi)。清洗時(shí)要讓清水在清洗槽內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，10 min左右改變一次水流沖洗方向以增強(qiáng)洗滌效果，至少需要更換3次熱水，使電機(jī)內(nèi)部的無機(jī)鹽充分溶解在水中。第1次浸泡沖洗3 h以上，并清除漂浮在水面的污油和水底的其他雜質(zhì)，第2次沖水洗滌7 h以上，第3次沖水洗滌10 h左右，累計(jì)沖洗約24 h，電機(jī)中的無機(jī)鹽基本溶解，轉(zhuǎn)入烘烤干燥工序，采用此法多數(shù)情況下可以解決電機(jī)絕緣低問題。

5 典型電機(jī)絕緣處理工藝實(shí)例介紹

1)印度籍“阿爾曼薩”輪進(jìn)廠修理，其2#發(fā)電機(jī) (440 V，60 Hz，520 kVA)勵(lì)磁方式為帶曲折繞組的電磁疊加相復(fù)勵(lì)自勵(lì)恒壓系統(tǒng)，空載電壓正常情況下為445 V，實(shí)際為452 V，可調(diào)范圍為±3 V，通過對其勵(lì)磁系統(tǒng)的拆檢發(fā)現(xiàn)，其飽和電抗器的繞組引出線絕緣護(hù)套老化破損，致使已被氧化的芯線搭接電抗器鐵芯，造成部分短路而引起的。重新處理其引出線，回裝起車，電壓恢復(fù)至正常值445 V，可調(diào)范圍為±10V。這一問題的關(guān)鍵在于發(fā)電機(jī)空載電壓偏高，較難想到是由于絕緣問題造成的。

2)印度“伊吉斯”輪主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)由于軸承油封破損，潤滑油嚴(yán)重污染繞組，絕緣電阻降為0.15 MΩ，電機(jī)下船解體后采用DS－25清洗劑，用毛刷刷洗定子繞組清除污油，再用801熱水溶液噴射洗滌，烘烤后絕緣電阻達(dá)到20 MΩ。

3)希臘“法比亞娜”輪2臺(tái)功率為90 kW的壓載泵，拆檢后發(fā)現(xiàn)由于船齡較長，電機(jī)絕緣材料嚴(yán)重老化，且在夏天進(jìn)廠，空氣濕度較大，電機(jī)出艙時(shí)測得定子繞組絕緣為0.2 MΩ和0.5 MΩ，解體后采用801熱水溶液噴射洗滌后進(jìn)爐烘烤，絕緣曲線長時(shí)間不上翹，分別在5～0.6 MΩ和 15～1 MΩ范圍波動(dòng)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)繞組無其他污染物，且絕緣電阻不是0，無直接短路現(xiàn)象，僅是絕緣老化，于是停止烘烤使其溫度降至常溫，重新烘烤5 h后絕緣電阻趨于穩(wěn)定，分別達(dá)到6 MΩ和20 MΩ，浸漆烘干后絕緣達(dá)到了9 MΩ和18 MΩ。通過這2臺(tái)電機(jī)的修理，認(rèn)為在修復(fù)極為老化的電機(jī)繞組時(shí)，采用更為先進(jìn)的超聲波清洗工藝和真空浸漆烘烤工藝，才能夠在很大程度上提高修復(fù)質(zhì)量。

4)某新加坡油輪機(jī)艙風(fēng)機(jī)繞組污染嚴(yán)重，采用DS－25清洗劑后烘烤2天，絕緣電阻由2 MΩ下降至0.4 MΩ，重新改用801水溶液噴射洗滌后，絕緣電阻達(dá)到20 MΩ。經(jīng)分析，此污染是由于壓縮空氣噴射DS－25清洗壓力較低、流動(dòng)性差、污垢易在繞組內(nèi)部沉積、清洗不徹底造成的。

5)伊朗“阿德萊特”輪機(jī)艙進(jìn)水致使18臺(tái)電機(jī)被海水浸泡，絕緣全部為0。電機(jī)拆解后采用90℃以上的清水浸泡清洗，共有16臺(tái)電機(jī)絕緣電阻值達(dá)到2 MΩ以上，另外2臺(tái)分別為0.2 MΩ和0 MΩ。對于海水浸泡的電機(jī)除了大修繞組以外，其它的處理方法還有待進(jìn)一步研究。

6 結(jié)束語

任何一種清洗劑和方法都不是萬能的，在清洗電機(jī)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況，采用適當(dāng)?shù)那逑磩┖秃侠淼那逑捶椒ú拍苓_(dá)到保養(yǎng)電機(jī)、提高絕緣強(qiáng)度、延長使用壽命的目的。