變頻電機基于狀態(tài)維護的研究與探討

賀振國 劉增倫 苗霖

(河北鋼鐵集團邯鋼公司冷軋廠,河北邯鄲 056015)

變頻電機基于狀態(tài)維護的研究與探討

賀振國 劉增倫 苗霖

(河北鋼鐵集團邯鋼公司冷軋廠,河北邯鄲 056015)

討論了電機溫度日常管理與維護,對電機溫度進行了統(tǒng)計,繪制了趨勢圖,使用統(tǒng)計方法驗證了環(huán)境溫度變化對電機溫度的影響關(guān)系,預(yù)測了維護時間,提出了維護策略,對于減少電機溫度過高造成的事故風(fēng)險有較大幫助。

電機溫升 趨勢圖

Motor temperature daily management and maintenance are discussed,statistics of motor tempreture is sumed up and the trends curve is drawn out, the relationship of the environment temperature changing and the influence on the motor temperature increase is verified by statistical methods,Predicting the maintenance time, and maintenance strategies are put forward.It’helpful for ruduce the accident risk caused by abnormal motor temperature.

Motor Tempreture increase Trends curve

1 前言

電機長周期運行中，溫升是電機壽命的主要影響因素，理論分析表明，電機運行中絕緣耐熱材料溫度比額定溫度每升高8℃，電機的使用壽命將減少一半，急劇溫升會造成電機局部溫度過高，預(yù)示著電機運行狀態(tài)異?；蛘唠姍C可能發(fā)生故障，電機溫度測量是對電機工作狀態(tài)、機械傳動裝置、負(fù)載狀態(tài)及電機散熱情況一個全面的監(jiān)測檢查，電機的溫度管理主要目的是根據(jù)電機運行狀態(tài)，減少電機發(fā)熱和增加散熱，保證電機正常運行。

本文依據(jù)長期對電機的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析找到科學(xué)管理和維護的方法，提高維護水平，并為維護、維修策略提供數(shù)據(jù)支持，提高維修質(zhì)量。

圖1

圖2

2 電機溫度監(jiān)測和日常維護

(1)電機溫度的監(jiān)測，使用測溫元件RAYTEK紅外測溫儀，共計對43臺產(chǎn)線風(fēng)機電機進行長周期溫度監(jiān)測，主要提取夏季、秋季溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，夏季環(huán)境溫度高、濕度較大，具有較強的代表性，被監(jiān)測風(fēng)機電機冷卻方式IC416，絕緣材料耐熱能力等級F，安裝方式B3臥式，防護等級IP44。電機主要參數(shù)見表1。

表1

日常電機溫度的監(jiān)測根據(jù)電機發(fā)熱機理，對電機的前端軸承端蓋、電機本體及電機后端蓋處進行溫度測量，以最高溫度記錄為有效數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，作為電機日常維護的重要依據(jù)。

(2)電機日常維護，電機日常維護主要依據(jù)溫度監(jiān)測狀態(tài)對負(fù)載、機械磨損和電機散熱三方面進行維護，電機的機體散熱主要有三種途徑，即對流、輻射和傳導(dǎo)，在通風(fēng)散熱中以對流的作用更大，散熱能力與風(fēng)速有直接關(guān)系[1]。由于電機處于相對開放的環(huán)境中，灰塵附著是影響電機散熱效率主要因素，也影響冷卻風(fēng)扇的工作效率，日常維護工作必須根據(jù)環(huán)境溫度變化保證長周期穩(wěn)定工作的電機的散熱能力，在額定負(fù)載范圍內(nèi)使電機發(fā)熱與散熱達到平衡狀態(tài)，因而保證強制冷卻風(fēng)扇的工作正常是日常點檢維護的主要工作內(nèi)容。

根據(jù)實際經(jīng)驗，一般情況下，電機本體在溫升比前后端蓋軸承處較高，機械轉(zhuǎn)動摩擦異常時，軸承處的溫度會高于電機本體溫度，因此經(jīng)常檢查軸承潤滑是必要的，機械轉(zhuǎn)動摩擦通過震動和轉(zhuǎn)動情況基本可以觀測，軸承磨損對電機的溫升影響較大，應(yīng)特別注意軸承潤滑情況，及時補充油脂，防止軸承缺油導(dǎo)致磨損加劇。

3 電機的狀態(tài)管理

3.1 趨勢管理

根據(jù)每日對電機溫度的測量數(shù)據(jù)，生成某電機溫度趨勢圖，下圖是根據(jù)2013年6月至11月某循環(huán)風(fēng)機電機的溫度監(jiān)測繪制的趨勢圖，如圖1。

趨勢圖1是該電機長周期工作狀態(tài)的監(jiān)測圖，根據(jù)該電機溫度趨勢圖，主要觀察出現(xiàn)的極點或者溫度高點，并對電機實時運行情況進行分析后進行必要的檢查和維護。如果電動機總體溫度偏高，就要結(jié)合工作電流檢查電動機的負(fù)載、裝備和通風(fēng)散熱等情況進行相應(yīng)處理，長期臨界高溫工作時應(yīng)及時采取限制負(fù)載的措施。通過建立趨勢圖，有利于開展基于狀態(tài)的預(yù)防性維修策略大量減少故障性維修。

圖3

圖4

圖5

3.2 極點管理

根據(jù)基本量數(shù)字化圖形匯總圖(圖2)，電機溫度數(shù)據(jù)分布為非正態(tài)分布，受天氣和生產(chǎn)情況影響較大。根據(jù)6月份至11月份統(tǒng)計情況基本可以確定，圖中該電機平均溫度在55.7℃，95%置信區(qū)間是在54-57.5℃范圍內(nèi)，在日常維護中，該電機每日的溫度監(jiān)測值高于置信值57.5℃在圖中出現(xiàn)的點可稱之為極點，當(dāng)日常監(jiān)測出現(xiàn)極點時，應(yīng)引起一定的重視，根據(jù)當(dāng)日環(huán)境溫度和生產(chǎn)情況確定維護和保護措施。一般應(yīng)及時對電機散熱片、冷卻風(fēng)扇出入風(fēng)口處檢查并除塵清掃，保證電機本體散熱良好。強冷風(fēng)扇端蓋、扇葉和電動機外部清潔，確保其冷卻散熱效果。檢查軸承狀況，一般兩端的溫度都會低于中間繞組段的溫度。如果兩端軸承處溫度較高，就要結(jié)合所測的軸承聲音情況檢查軸承。極點溫度的出現(xiàn)還應(yīng)結(jié)合當(dāng)日電機負(fù)載情況(生產(chǎn)情況)和環(huán)境溫度進行分析，進行安全風(fēng)險評估后，采取適當(dāng)措施，如增加冷卻風(fēng)扇等緩解溫升[2]。

3.3 定修策略

3.3.1 根據(jù)環(huán)境溫度狀態(tài)趨勢適時檢修計劃

電機的發(fā)熱與電機和周圍空氣溫度差成正比[1]，因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。環(huán)境溫度對電機的影響是顯著的，當(dāng)氣溫下降時，正常電機的溫升會稍許減少。這是因為繞組電阻下降，銅耗減少，環(huán)境溫度每降1℃，電阻約降0.4%。根據(jù)環(huán)境溫度與電機溫度相關(guān)性驗算，電機和環(huán)境溫度的Pearson相關(guān)系數(shù)=0.818，P值=0.000，由驗算結(jié)果可知，電機的溫度同環(huán)境溫度是正相關(guān)關(guān)系，如圖3。為了減少系統(tǒng)誤差，圖中溫度是根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報的最高溫度與最低溫度的平均值，與電機溫度監(jiān)測時的溫度有一定的差異，此處僅作為參考。

圖4是根據(jù)某連續(xù)退火線加熱爐區(qū)43臺風(fēng)機電機溫度監(jiān)測數(shù)值，6月份至11月份統(tǒng)計數(shù)據(jù)，繪制各電機出現(xiàn)的最高溫度的散點圖，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示6月份共計11臺風(fēng)機電機溫度達到了最高，7月份共計16臺風(fēng)機電機溫度達到了最高，8月份共計16臺風(fēng)機電機溫度達到了最高，雖然7月份利用大修時間安排，對所有風(fēng)機電機本體和冷卻風(fēng)扇進行了清理清掃除塵維護工作，8月份仍有部分風(fēng)機電機溫度達到了最高溫度。由以上數(shù)據(jù)顯示和實際操作經(jīng)驗可知，夏季高溫高濕環(huán)境對電機溫升有顯著的影響，因此，在電機的定修計劃制定的時候，應(yīng)根據(jù)氣候條件適時安排維護工作，保證在氣溫高的天氣中電機正常工作。

3.3.2 同類電機溫度對比狀態(tài)管理

根據(jù)同類型相同工作環(huán)境和負(fù)載條件的電機溫度對比情況，可以更加直觀地看出具體某臺風(fēng)機電機正常工作時的溫度情況，以此判斷電機的工作狀況是否異常，適時進行負(fù)載限制和檢修維護。

4 結(jié)語

電機燒毀故障有多種原因，在裝配精度和安裝精度一定后，在長周期額定負(fù)載工作條件下，電機溫升過高是導(dǎo)致電機燒毀故障的主要原因，其中環(huán)境溫度高、電機表面污垢多，造成通風(fēng)道堵塞影響冷卻效果等，都會直接導(dǎo)致電機溫度升高，根據(jù)以上數(shù)據(jù)進行風(fēng)險評估分析，采用合理日常維護策略，可以顯著減少由于電機溫升帶來的危害，根據(jù)環(huán)境溫度與電機溫升的相關(guān)關(guān)系的驗算，可以在夏季高溫天氣提前安排檢修，減少事故發(fā)生風(fēng)險，保證生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

[1]趙昌穎,宋世光.電力拖動基礎(chǔ)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,ISBN：7-5603-0370-6.

[2]劉向東,樂素敏.選煤廠使用變頻器供電條件下電機溫升的處理[J].煤炭加工與綜合利用,2011(4).