水環(huán)式真空泵低壓交流電動(dòng)機(jī)燒毀的原因分析及處理

田剛（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

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水環(huán)式真空泵低壓交流電動(dòng)機(jī)燒毀的原因分析及處理

田剛
（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

摘要本文主要針對(duì)新疆眾和熱電公司150 MW機(jī)組水環(huán)式真空泵低壓交流電動(dòng)機(jī)燒毀進(jìn)行原因分析，同時(shí)提出預(yù)防措施，避免類似情況再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞交流電動(dòng)機(jī)發(fā)熱燒毀

新疆眾和股份有限公司熱電公司150 MW機(jī)組2BWD 353-0EK5冷凝器抽空機(jī)組配備上海凱泉泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)的水環(huán)式真空泵，其工作及預(yù)備條件是泄露到電站冷凝器中的空氣會(huì)降低其工作效率。冷凝器投入使用前（抽空操作）及運(yùn)行中（維持操作）都必須將泄露空氣抽除。凱泉水環(huán)式真空泵2BWD 353-0EK5正是用于這一目的。

該閉環(huán)真空泵主要包括凱泉水環(huán)式真空泵和三相低壓異步電動(dòng)機(jī)、分離器、換熱器、公共底座和管線。冷凝器接通時(shí)，空氣從法蘭接口，通過管線吸入凱泉水環(huán)式真空泵，此時(shí)系統(tǒng)入口閥開?？諝鈹y帶部分泵工作液，通過排氣管線排至分離器。在分離器內(nèi)空氣與水分離?？諝庖驯粔嚎s至大氣壓力，通過法蘭口排出系統(tǒng)。止回閥用于防止泵突然停止時(shí)，空氣返流回系統(tǒng)。通過法蘭接口和補(bǔ)水電磁閥，新鮮水補(bǔ)充至分離器和泵內(nèi)，直至達(dá)到規(guī)定的液位。工作液用于形成泵的水環(huán)。工作液通過管線，自分離器流入換熱器，冷卻后通過管線返回泵。

1　事情經(jīng)過

2014年10月11日14時(shí)32分，#1機(jī)監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)#1真空泵跳閘（曲線調(diào)取14時(shí)32分41秒電流從正常運(yùn)行中的240 A突升至303 A，盤面無過流報(bào)警，14時(shí)32分42秒跳閘），#2真空泵聯(lián)啟正常。就地檢查，#2真空泵運(yùn)行正常。電氣巡操人員就地檢查#1真空泵電機(jī)本體正常，馬達(dá)保護(hù)器顯示接地保護(hù)動(dòng)作（該電機(jī)前期多次出現(xiàn)過類似狀況，經(jīng)檢查測(cè)試無異常），取#1真空泵電機(jī)電源，使用500 V電動(dòng)絕緣電阻測(cè)量表測(cè)量電機(jī)絕緣三相對(duì)地14 Ω，合格。

15時(shí)04分汽機(jī)運(yùn)行人員啟動(dòng)#1真空泵，盤面顯示真空泵跳閘，電流最高升至320 A。電氣運(yùn)行人員就地檢查電機(jī)本體接線盒引線有輕微冒煙、有焦糊味，檢修人員手動(dòng)盤真空泵，真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)良好無卡澀。電氣檢修人員將電機(jī)接線盒打開拆除引線后，對(duì)電機(jī)三相定子繞組測(cè)絕緣對(duì)地為零，判斷電機(jī)燒毀。該電機(jī)型號(hào)為Y2-355L2-10，額定功率160 kW，額定電流333 A，額定電壓380 V，額定轉(zhuǎn)速為590 r/ min，冷卻方式為IC411（全封閉，自帶風(fēng)扇冷卻），F(xiàn)級(jí)絕緣，生產(chǎn)廠家湘電集團(tuán)有限公司。

2　原因分析

⑴經(jīng)查閱事故前5天的巡檢記錄，該電機(jī)振動(dòng)值（雙振幅）（mm）為0.05，符合檢修規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)要求，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)聲音正常，軸承運(yùn)行溫度70℃，真空泵及電機(jī)周邊環(huán)境清潔無異物?？梢耘懦駝?dòng)、軸承問題、異物等原因?qū)е碌碾姍C(jī)故障。

⑵從電動(dòng)機(jī)解體觀察分析：電動(dòng)機(jī)繞組一相引接線有發(fā)熱痕跡，引線發(fā)熱老化，存在絕緣劣化擊穿現(xiàn)象。

⑶此電機(jī)絕緣等級(jí)為F級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)允許工作溫度為155℃。日常電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行外殼溫度為85℃，環(huán)境溫度在35～40℃左右，對(duì)于F級(jí)絕緣電機(jī)，當(dāng)環(huán)境溫度為40℃時(shí)其允許溫升為100℃。因此可以判斷電機(jī)處在高溫運(yùn)行，電機(jī)線圈長期受熱絕緣降低，最終造成絕緣薄弱部位擊穿。夏季高溫時(shí)依靠加裝軸流風(fēng)機(jī)對(duì)電機(jī)外殼進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)循環(huán)來降溫，線圈內(nèi)部產(chǎn)生的熱量散熱較差，側(cè)面印證高溫對(duì)電機(jī)線圈絕緣的影響非常大。

3　引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的原因及解決的方法

⑴電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間氣隙很小，容易導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子之間相碰引起電機(jī)的發(fā)熱。在中、小型電機(jī)中，氣隙一般為0.2～1.5 mm。氣隙大時(shí)，要求勵(lì)磁電流大，從而影響電機(jī)的功率因數(shù)；氣隙太小，轉(zhuǎn)子有可能發(fā)生摩擦或碰撞。一般由于軸承嚴(yán)重超差及端蓋內(nèi)孔磨損變形，使機(jī)座、端蓋、轉(zhuǎn)子三者不同軸心引起掃膛，很容易使電機(jī)發(fā)熱甚至燒毀。如發(fā)現(xiàn)軸承磨損應(yīng)及時(shí)更換，對(duì)端蓋進(jìn)行更換或刷鍍處理，比較簡單的處理方法是給端蓋鑲套。

⑵電機(jī)的不正常振動(dòng)或噪音容易引起電機(jī)的發(fā)熱。這種情況屬于電機(jī)本身引起的振動(dòng)，多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好，以及軸承不良、轉(zhuǎn)軸彎曲，端蓋、機(jī)座、轉(zhuǎn)子不同軸心，緊固件松動(dòng)或電機(jī)安裝地基不平、安裝不到位造成的，也可能是機(jī)械端傳遞過來的，應(yīng)針對(duì)具體情況排除。振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，還會(huì)產(chǎn)生額外負(fù)荷。

⑶軸承工作不正常，必定造成電機(jī)發(fā)熱。軸承工作是否正常可憑聽覺及溫度經(jīng)驗(yàn)來判斷?？捎檬只驕囟扔?jì)檢測(cè)軸承端判斷其溫度是否在正常范圍內(nèi)；也可用聽棒（銅棒）接觸軸承盒，若聽到?jīng)_擊聲，就表示可能有一只或幾只滾珠軋碎，如果聽到咝咝聲，那就是表示軸承的潤滑油不足，電機(jī)應(yīng)在運(yùn)行3 000～5 000 h左右換一次潤滑脂。

⑷電源電壓偏高，勵(lì)磁電流增大，電機(jī)會(huì)過度發(fā)熱。過高的電壓會(huì)危及電機(jī)的絕緣，使其有被擊穿的危險(xiǎn)。電源電壓過低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩就會(huì)大大降低，如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩沒有減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過低，這時(shí)轉(zhuǎn)差率增大會(huì)造成電機(jī)過載而發(fā)熱，長時(shí)間過載會(huì)影響電機(jī)的壽命。當(dāng)三相電壓不對(duì)稱時(shí)，即一相電壓偏高或偏低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致某相電流過大，電機(jī)發(fā)熱，同時(shí)轉(zhuǎn)矩減小會(huì)發(fā)出“嗡嗡”聲，時(shí)間長了會(huì)損壞繞組。

總之，無論電壓過高、過低或三相電壓不對(duì)稱都會(huì)使電流增加，電機(jī)發(fā)熱而損壞電機(jī)。因此按照國家標(biāo)準(zhǔn)，電機(jī)電源電壓的變化應(yīng)不超出額定值的± 5%，電機(jī)輸出功率可保持額定值。電機(jī)電源電壓不允許超過額定值的±10%，三相電源電壓之間的差值不應(yīng)超出額定值的±5%。

⑸繞組短路、匝間短路、相間短路和繞組斷路引起電機(jī)的發(fā)熱。繞組中相鄰兩條導(dǎo)線之間的絕緣損壞后，使兩導(dǎo)體相碰，稱為繞組短路。發(fā)生在同一繞組中的繞組短路稱為匝間短路；發(fā)生在兩相繞組之間的繞組短路稱為相間短路。不論是那一種，都會(huì)使某一相或兩相電流增加，引起局部發(fā)熱，使絕緣老化損壞電機(jī)。繞組斷路是指電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子繞組碰斷或燒斷造成的故障。不論是繞組短路或斷路都可能引起電機(jī)發(fā)熱甚至燒毀。因此，發(fā)生這種情況后必須立即停機(jī)處理。

⑹物料泄漏進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，使電機(jī)的絕緣降低，從而使電機(jī)的允許溫升降低。固體物料或粉塵從接線盒處進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，則會(huì)到達(dá)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的氣隙之間，造成電機(jī)掃膛，直到磨壞電機(jī)繞組絕緣，使電機(jī)損壞或報(bào)廢。如果液體和氣體介質(zhì)泄漏進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，將會(huì)直接造成電機(jī)絕緣下降而跳閘。一般液體和氣體泄漏有以下幾種表現(xiàn)形式：

①各種容器和輸送管道泄漏、泵體密封泄漏、沖洗設(shè)備和地面等。

②機(jī)械油泄漏后從前端軸承盒縫隙中進(jìn)入電機(jī)。

③與電機(jī)相連的減速機(jī)等油封磨損，機(jī)械潤滑油順著電機(jī)軸進(jìn)入，在電機(jī)內(nèi)部積聚后，溶解電機(jī)絕緣漆，使電機(jī)絕緣性能逐步降低。

⑺幾乎有一半以上電機(jī)燒毀都是由于電機(jī)缺相運(yùn)行引起的。缺相常常造成電機(jī)不能運(yùn)行或啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速緩慢，或轉(zhuǎn)動(dòng)無力電流增大有“嗡嗡”的響聲現(xiàn)象。如果軸上負(fù)載沒有改變，則電機(jī)處于嚴(yán)重過載狀態(tài)，定子電流將達(dá)到額定值的2倍甚至更高。短時(shí)間內(nèi)電機(jī)就會(huì)發(fā)熱甚至燒毀。造成缺相運(yùn)行的主要原因如下：

①電源線路上因其它設(shè)備故障引起一相斷電，接在該線路上的其它三相設(shè)備就會(huì)缺相運(yùn)行。

②斷路器或接觸器一相由于偏電壓燒毀或接觸不良造成缺相。

③電機(jī)接進(jìn)線由于老化、磨損等原因造成的缺相。

④電機(jī)一相繞組斷路，或接線盒內(nèi)一相接頭松脫。

為了預(yù)防電機(jī)出現(xiàn)缺相運(yùn)行，除了正確選用和安裝低壓電器和保護(hù)裝置外，還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范，敷設(shè)饋電線路，同時(shí)加強(qiáng)定期檢查和維護(hù)。

⑻其它非機(jī)械電氣故障原因引起電機(jī)的發(fā)熱。其它非機(jī)械電氣故障原因造成的電機(jī)溫度升高，嚴(yán)重時(shí)也可能導(dǎo)致電機(jī)故障。如環(huán)境溫度高，電機(jī)缺少風(fēng)扇、風(fēng)扇不完整或缺少風(fēng)扇罩。這種情況下必須強(qiáng)制冷卻保證通風(fēng)或更換風(fēng)葉等，否則無法保證電機(jī)的正常運(yùn)行。

4　后期的整改措施

⑴運(yùn)行人員完善電機(jī)運(yùn)行巡檢記錄（有關(guān)于電機(jī)振動(dòng)、環(huán)境溫度、軸承溫度、電機(jī)本體溫度、運(yùn)行電流等參數(shù)的記錄），逐步形成系統(tǒng)分析原始資料；

⑵檢修人員定期對(duì)功率大的電機(jī)進(jìn)行絕緣、直流電阻值及吸收比的測(cè)試，對(duì)照啟動(dòng)時(shí)交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀察絕緣變化情況；

⑶降低電機(jī)所處環(huán)境溫度，加強(qiáng)通風(fēng)，盡可能使電機(jī)處于35℃以下環(huán)境運(yùn)行。

⑷對(duì)于重要輔機(jī)電機(jī)的保護(hù)裝置，定期校驗(yàn)。

⑸在電機(jī)大修時(shí)重點(diǎn)檢查定子繞組端部的引接線，查看有無發(fā)熱痕跡，若有拆除綁扎帶對(duì)引接線掛錫處理并對(duì)繞組重新清漆。

綜上所述，為了能采用正確的方法進(jìn)行電機(jī)發(fā)熱故障處理，就必須熟悉電機(jī)發(fā)熱常見故障的特點(diǎn)及原因，抓住關(guān)鍵因素，定期檢查和維護(hù)。這樣才能少走彎路，節(jié)省時(shí)間，盡快地排除故障，使電機(jī)處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。從而保證車間正常生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

［1］新疆眾和股份有限公司熱電公司150 MW機(jī)組電氣檢修規(guī)程.

［2］發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備檢修.廣西電力工業(yè)局高級(jí)工培訓(xùn)教材編委，中國水利水電出版社，1998.11.

［3］水環(huán)式真空泵說明書：上海凱泉泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司.

收稿：2016-02-29

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.038