托克托電廠空壓機(jī)電機(jī)運(yùn)行研究實(shí)踐

摘 要： 內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司二、三期上海英格索蘭生產(chǎn)的空壓機(jī)電機(jī)自投運(yùn)以來(lái)，頻繁發(fā)生電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承損壞及由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子斷軸、電機(jī)定子掃堂造成繞組燒損事故，給托電的安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的隱患，浪費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力，通過(guò)分析近幾年的電機(jī)出現(xiàn)的事故，提出該空壓機(jī)配置的電機(jī)存在一些設(shè)計(jì)上的缺陷，通過(guò)分析論證和技術(shù)改造有效的提高了空壓機(jī)電機(jī)運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：電機(jī)端蓋 電機(jī)風(fēng)扇 功率 油脂潤(rùn)滑

Abstract： Inner Mongolia Datang International Tuoketuo Power Co.， Ltd. second， third Shanghai Ingersoll production air compressor motor since it has been put into operation， the frequent occurrence of motor drive end bearing damage and the resulting rotor broken shaft， a motor stator sweep church winding burning accident， bring great risks to support the safe production of electric waste a lot of manpower， material and financial resources， through the analysis of the accident of motor in recent years， put forward some design flaws of the configuration of the air compressor motor， through analysis and technological transformation effectively improves the reliability of motor operation of air compressor.

Key words： Motor end cover， motor fan， power， grease lubrication

中圖分類號(hào)：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）09-0284-02

引言

內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱托電公司）二、三期上海英格索蘭生產(chǎn)的空壓機(jī)電機(jī)自投運(yùn)以來(lái)，頻繁發(fā)生由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承損壞造成的轉(zhuǎn)子斷軸、電機(jī)定子掃堂、繞組絕緣損壞事故，給托電公司的安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的隱患，浪費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力，通過(guò)近幾年的運(yùn)行檢查發(fā)現(xiàn)，上海英格索蘭配置的IY355-4型電機(jī)存在一些設(shè)計(jì)上的缺陷，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研取證對(duì)該型號(hào)電機(jī)進(jìn)行了局部改造，起到了良好的作用，現(xiàn)總結(jié)歸納如下。

一、影響電機(jī)軸承損壞原因分析

由圖1中可以看出電機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端軸承外小蓋，在設(shè)計(jì)和加工時(shí)均留有注油返回槽，該設(shè)計(jì)造成電機(jī)在補(bǔ)油脂時(shí)，大部分油脂不能通過(guò)油道進(jìn)入電機(jī)軸承內(nèi)小蓋，油脂再?gòu)碾姍C(jī)內(nèi)小蓋返到軸承，經(jīng)過(guò)軸承排出到電機(jī)外小蓋的正常循環(huán)。只有少部分油脂能夠進(jìn)入內(nèi)小蓋，再經(jīng)過(guò)軸承返回到外小蓋進(jìn)行給油脂循環(huán)。這種設(shè)計(jì)一方面造成油脂的浪費(fèi)，另一方面造成無(wú)法正常補(bǔ)油脂，補(bǔ)油脂量少了達(dá)不到目的，補(bǔ)油量多了會(huì)造成軸承過(guò)渡發(fā)熱，影響安全運(yùn)行。

由圖2中可以看出電機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端的端蓋上在設(shè)計(jì)和加工補(bǔ)油脂油道時(shí)，所加工的孔道在軸向方向上加工成通孔，這就造成了上面所說(shuō)的補(bǔ)油脂時(shí)大多數(shù)的油脂不能參與正常的潤(rùn)滑而浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)造成軸承欠潤(rùn)滑和軸承過(guò)熱。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端端蓋上的排油油道設(shè)計(jì)和加工時(shí)孔徑過(guò)小，路徑太長(zhǎng)。在正常進(jìn)行補(bǔ)油脂時(shí)，由于油道過(guò)長(zhǎng)、較細(xì)，只有當(dāng)補(bǔ)油脂達(dá)到一定量且達(dá)到一定的壓力時(shí)才能排出到軸承端蓋外，勢(shì)必會(huì)造成軸承由于油脂過(guò)多而發(fā)生的過(guò)熱，甚至?xí)斐奢S承轉(zhuǎn)內(nèi)套或軸承燒損事故的發(fā)生。

由圖3中可以看出該型空壓機(jī)配置的電機(jī)風(fēng)扇裝設(shè)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)端，在軸承內(nèi)小蓋處由熱風(fēng)形成的正壓會(huì)使軸承溫度升高，潤(rùn)滑條件變差，影響軸承的使用壽命，電機(jī)風(fēng)扇為離心式風(fēng)扇，運(yùn)行中在電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承內(nèi)小蓋處會(huì)形成一個(gè)正壓區(qū)，通過(guò)電機(jī)尾端進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部冷卻各部分，后從該處排出的熱風(fēng)中夾雜的灰塵、腐蝕性氣體會(huì)通過(guò)內(nèi)小蓋與轉(zhuǎn)軸的間隙（雙側(cè)間隙約0.55mm）進(jìn)入到軸承中，導(dǎo)致潤(rùn)滑條件惡劣，大大縮短軸承的使用壽命而造成軸承過(guò)早失效損壞。

另外風(fēng)扇安裝在驅(qū)動(dòng)端，風(fēng)筒與端部線圈的距離在60mm左右，這樣大的間隙會(huì)造成軸向流動(dòng)的冷卻空氣，大部分會(huì)從阻力較小的定子鐵芯背部空腔通過(guò)，而發(fā)熱及溫度最高的轉(zhuǎn)子表面及定子線圈流過(guò)的冷卻空氣會(huì)較少，冷卻達(dá)不到最佳效果。

電機(jī)兩側(cè)軸承均裝設(shè)了雙支Pt100的鉑熱電阻溫度測(cè)點(diǎn)，但在控制面板上未安裝軸承溫度監(jiān)視巡檢儀，給運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)極大的不便。一方面該型空壓機(jī)的設(shè)計(jì)，造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承溫度、聲音和振動(dòng)均無(wú)法正常監(jiān)測(cè)，尤其是在給油脂過(guò)程中無(wú)法對(duì)軸承溫度進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)是非常不安全的。

二、電機(jī)功率原因分析

壓機(jī)購(gòu)買合同及技術(shù)協(xié)議中明確提出空壓機(jī)所需軸功率為275Kw，所配用電機(jī)功率為285Kw，而實(shí)際提供的電機(jī)功率250Kw，明顯存在小馬拉大車的情況，即使用托電實(shí)際廠用電壓6300V來(lái)核算電機(jī)實(shí)際功率，也僅為275Kw，不存在設(shè)計(jì)規(guī)范中提到服務(wù)系數(shù)，或者說(shuō)服務(wù)系數(shù)是占用了電機(jī)的過(guò)載系數(shù)。而實(shí)際測(cè)定的電機(jī)運(yùn)行電流已達(dá)到或接近額定電流（額定電流為29A，實(shí)際測(cè)定的運(yùn)行電流為28A左右），換句話說(shuō)，也就是電機(jī)處于滿載運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于這樣的配置，勢(shì)必會(huì)造成電機(jī)運(yùn)行時(shí)定子繞組及轉(zhuǎn)子溫度過(guò)高，轉(zhuǎn)子鐵芯會(huì)過(guò)熱（已發(fā)現(xiàn)個(gè)別電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯出現(xiàn)發(fā)藍(lán)現(xiàn)象）和定子繞組過(guò)熱（外殼溫度將近90度，換算到定子線圈溫度約為130度左右，已接近B級(jí)絕緣的極限運(yùn)行溫度。注：該電機(jī)為F級(jí)絕緣，按B級(jí)考核），會(huì)縮短電機(jī)定子繞組的使用壽命。

三、綜合改造方案

電機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端軸承外小蓋，在設(shè)計(jì)和加工時(shí)均留有注油返回槽，將該注油返回槽進(jìn)行封堵，與該處的密封面持平，阻斷給油脂時(shí)進(jìn)入到軸承外小蓋的通道，以利于給油脂的正常進(jìn)行。在電機(jī)兩端軸承外小蓋下部通過(guò)銑去一部分而形成自然的排油槽，以利于給油脂時(shí)的正常排油。驅(qū)動(dòng)端軸承外小蓋的排油槽不需要進(jìn)行封堵，非驅(qū)動(dòng)端外小蓋的排油槽需進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)應(yīng)考慮在給油脂時(shí)便于拆裝。

將電機(jī)冷卻風(fēng)扇改裝到電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端，這樣改進(jìn)一方面可以降低驅(qū)動(dòng)端軸承的溫度，提高軸承的運(yùn)行壽命（該軸承為滾柱軸承，潤(rùn)滑條件較非驅(qū)動(dòng)端的深溝球軸承差得多，而且載荷較大），另一方面風(fēng)扇改裝到非驅(qū)動(dòng)端后電機(jī)的熱端就變?yōu)榉球?qū)動(dòng)端，而非驅(qū)動(dòng)端軸承在維護(hù)、檢查、給油脂以至檢修過(guò)程中都較驅(qū)動(dòng)端方便得多，在事故時(shí)對(duì)主機(jī)造成的損害也小得多。

風(fēng)扇改裝到非驅(qū)動(dòng)端后，風(fēng)筒與端部線圈的間隙會(huì)大大減小，約為10mm左右（此距離要求最小不得低于3mm），在離心風(fēng)扇的作用下，通過(guò)定子鐵芯背部空腔的冷卻空氣流量由于阻力增大會(huì)大大減少，而流過(guò)轉(zhuǎn)子表面及定子線圈的冷卻空氣會(huì)增加，提高了整體冷卻效果，可降低電機(jī)各部分的運(yùn)行溫度。

電機(jī)兩側(cè)軸承均裝設(shè)了雙支Pt100的鉑熱電阻溫度測(cè)點(diǎn)，但在控制面板上未安裝軸承溫度監(jiān)視巡檢儀，給運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)極大的不便。一方面該型空壓機(jī)的設(shè)計(jì)，造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承溫度、聲音和振動(dòng)均無(wú)法正常監(jiān)測(cè)，尤其是在給油脂過(guò)程中無(wú)法對(duì)軸承溫度進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)是非常不安全的。所以建議在該型空壓機(jī)控制面板上安裝一個(gè)溫度巡檢儀，以便于軸承溫度的監(jiān)測(cè)。

電機(jī)兩側(cè)的進(jìn)排風(fēng)口的百葉式防護(hù)網(wǎng)對(duì)于進(jìn)風(fēng)和風(fēng)扇排風(fēng)均有一定的阻礙，不利于電機(jī)的通風(fēng)散熱，建議改為用鋼板網(wǎng)制作的防護(hù)網(wǎng)，以提高電機(jī)的通風(fēng)散熱能力，降低電機(jī)的運(yùn)行溫度。

簽于轉(zhuǎn)子風(fēng)扇改到非驅(qū)動(dòng)端后，冷卻電機(jī)后的熱風(fēng)排出機(jī)外后會(huì)進(jìn)入到隔音罩內(nèi)，再次進(jìn)入機(jī)組的冷卻循環(huán)，會(huì)被再次吸入電機(jī)進(jìn)行冷卻循環(huán)，造成電機(jī)運(yùn)行溫度升高或?qū)⑶笆龅脑鰪?qiáng)冷卻效果大打折扣，建議從風(fēng)扇側(cè)的出風(fēng)口處安裝排風(fēng)風(fēng)道，將電機(jī)排出的熱風(fēng)排到隔音罩外，使其不再參與冷卻循環(huán)，這樣可提高電機(jī)的冷卻效果。

四、結(jié)論

針對(duì)二、三期上海英格索蘭生產(chǎn)的空壓機(jī)電機(jī)效果不理想問(wèn)題，有針對(duì)性的研究問(wèn)題所在，結(jié)合新技術(shù)進(jìn)行綜合改造及可靠性治理后，二、三期上海英格索蘭生產(chǎn)的空壓機(jī)電機(jī)未出現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承損壞及由此產(chǎn)生的斷軸、電機(jī)定子繞組燒損事故。

參考文獻(xiàn)

[1]JB/T 5271-2010 Y系列（IP23）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件

[2]JB/T 5231-2005 熱量法測(cè)定電機(jī)的損耗和功率

[3]JB/T 18613-2006 中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效等級(jí)

[4]JB/T 21205-2007 旋轉(zhuǎn)電機(jī)整修規(guī)范

[5]JB/T 7593-1994 Y系列高壓三相電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件

[6]JB/T 5089-2003 交流電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)通用技術(shù)條件

[7]JB/T 1993-1993 旋轉(zhuǎn)電機(jī)冷卻方法

作者簡(jiǎn)介：賽虎（1986.1.16-）男，助理工程師，長(zhǎng)期從事發(fā)電廠電動(dòng)機(jī)檢修與維護(hù)的管理及技術(shù)監(jiān)督工作。