關(guān)于核電站直流電機(jī)試驗(yàn)期間電流、轉(zhuǎn)速偏高的原因及解決方案總結(jié)探究

陳偉

【摘 要】結(jié)合核電站直流電機(jī)試驗(yàn)期間電樞電流、轉(zhuǎn)速偏大的現(xiàn)象，分析試驗(yàn)過程電機(jī)電樞電壓、電樞電流、轉(zhuǎn)速的趨勢(shì)曲線，定位原因是試驗(yàn)期間勵(lì)磁回路元件溫度升高引起勵(lì)磁回路阻值漂移。調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路電阻，實(shí)現(xiàn)核電站直流電機(jī)電流與轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。

【Abstract】Combine with the phenomenon of both higher current and speed of DC motor in nuclear power station， we analyze the trend curve of armature voltage， armature current and speed of the motor .We find that excitation circuit elements temperature rise due to the excitation circuit resistance drifting. Regulating excitation circuit resistance can let current and speed of the DC motor of nuclear power station stable.

【關(guān)鍵詞】直流電機(jī)；電流；轉(zhuǎn)速；勵(lì)磁系統(tǒng)

【Keywords】DC motor； current； speed； excitation system

【中圖分類號(hào)】TM332 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0191-02

1 引言

核電機(jī)組設(shè)置有排氣口應(yīng)急噴淋系統(tǒng)直流電機(jī)應(yīng)急泵，在機(jī)組失去凝結(jié)水抽取泵正常供水的情況下，該直流電機(jī)應(yīng)急泵能自動(dòng)啟動(dòng)，保證噴淋水的正常供應(yīng)。在核電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)備中，直流電機(jī)承擔(dān)著重要應(yīng)急設(shè)備的功能，它的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于整個(gè)電站有著至關(guān)重要的作用。

該直流電機(jī)為并勵(lì)直流電機(jī)，功率50kW，額定轉(zhuǎn)速3000rpm，滿載額定電流為250A，由直流配電盤供電，供電電壓為DC230V，泵組額定流量為1080L/min[1]。

2 試驗(yàn)過程

2.1 首次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題

2014年6月19日在直流電機(jī)試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)直流電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速隨運(yùn)行時(shí)間不斷緩慢上漲（其電流從啟動(dòng)時(shí)的250A在10min內(nèi)緩慢上升至滿量程300A，轉(zhuǎn)速由2900rpm緩慢上升至3200rpm），泵流量保持1425 L/min（試驗(yàn)規(guī)程要求流量≥1080 L/min）。

2.2 有控制的試驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)

第一次試驗(yàn)：

設(shè)置泵流量為1400L/min全壓模式啟動(dòng)設(shè)備，5分44秒時(shí)調(diào)節(jié)流量至1200 L/min，收集數(shù)據(jù)如表1所示。

第二次試驗(yàn)：

設(shè)置流量為800L/min，全壓模式啟動(dòng)設(shè)備，約1min后調(diào)節(jié)流量1080L/min，數(shù)據(jù)收集如表2所示：

3 原因分析

3.1 溫升及環(huán)境溫度差異影響

直流電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式為并勵(lì)，勵(lì)磁電流與母線電壓如下公式成正比關(guān)系：

If=U/Rf

電機(jī)運(yùn)行中通過導(dǎo)體的電流會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，引起電機(jī)的溫度升高，電機(jī)溫度的升高將對(duì)勵(lì)磁繞組電阻率產(chǎn)生影響，勵(lì)磁回路電阻的升高將導(dǎo)致勵(lì)磁電流的下降。通過對(duì)四次試驗(yàn)的初始啟動(dòng)時(shí)的勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓及每次試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓進(jìn)行對(duì)比分析，基本可以看出溫度升高因素對(duì)勵(lì)磁電阻的影響。

對(duì)比兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，受溫升的影響，勵(lì)磁回路的電阻發(fā)生了較大的變化，勵(lì)磁回路的電阻主要由兩部分構(gòu)成，電機(jī)本體勵(lì)磁繞組電阻（電機(jī)表面溫度為40℃，測(cè)量勵(lì)磁繞組電阻為60Ω）和勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻（安裝于動(dòng)力開關(guān)處，溫度為25℃時(shí)測(cè)量其直阻為14Ω），

可以看出當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩不變，磁通量?減少時(shí)，電樞電流上升。從實(shí)際的監(jiān)測(cè)情況中來看轉(zhuǎn)速的提升對(duì)于泵的流量并沒有產(chǎn)生影響，因此泵體從電機(jī)側(cè)吸收的功率基本上不變，由于電機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系：P1/P2=（ n1/n2）3，轉(zhuǎn)速的提升需要提升電機(jī)的電磁功率，電磁功率需要提升，因此電樞電流不斷變大。

3.2 泵流量變化的增加導(dǎo)致電機(jī)的初始輸出功率增加

泵的設(shè)計(jì)流量為1080L/min，其功率曲線如圖1（N-Q曲線）所示：

從特性曲線中可以看出流量與泵吸收功率基本成正比關(guān)系，泵的流量增加將直接導(dǎo)致電機(jī)輸出功率的增加。

通過縱向?qū)Ρ?，每次啟?dòng)時(shí)流量不同、電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，電機(jī)的電動(dòng)率也有一些差異，流量的增加將直接導(dǎo)致初始電流及電功率的增加，電機(jī)運(yùn)行電流偏大。

4 處理方案

根據(jù)原因分析，研究處理措施為調(diào)整勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻阻值，以抵銷溫升帶來的勵(lì)磁回路阻值的漂移。通過幾次調(diào)整試驗(yàn)，最終將勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻阻值從14Ω調(diào)至7Ω時(shí)，最終試驗(yàn)持續(xù)1小時(shí)2分鐘，電機(jī)電流及轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，電機(jī)電流241A（小于額定電流250A），電機(jī)轉(zhuǎn)速3013rpm（與額定轉(zhuǎn)速3000rpm相近），流量穩(wěn)定且滿足試驗(yàn)規(guī)程要求，試驗(yàn)合格，調(diào)試結(jié)束。

5 結(jié)論

本次試驗(yàn)異常情況中，勵(lì)磁回路設(shè)備溫度升高導(dǎo)致勵(lì)磁電阻的增加，致使勵(lì)磁電流變小、電樞電流變大以及轉(zhuǎn)速較歷史情況偏大，因此電機(jī)啟動(dòng)后電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速均處于一個(gè)較大值，未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)已經(jīng)超出額定值。泵流量的增加也導(dǎo)致電流增加。

本次試驗(yàn)通過試驗(yàn)完成勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻的最佳阻值確定，從根本上解決了溫升和泵流量增加等干擾因素對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

【參考文獻(xiàn)】

【1】周順榮.電機(jī)學(xué)[M].北京，科學(xué)出版社，2002。