淺談高位應急油系統(tǒng)在大型高壓同步電動機中的應用

蔣鯨峰

（廣西金桂漿紙業(yè)有限公司，廣西 欽州535008）

1 引言

潤滑系統(tǒng)的正常運行，是主設備平穩(wěn)安全運行的保證。高位應急油系統(tǒng)又是在外部電力故障時，對電機軸承保護的最后一道防線。本文主要介紹了制漿造紙業(yè)大型同步電機潤滑系統(tǒng)及高位應急油系統(tǒng)的配置及應用，以及在實際運行生產(chǎn)過程中運行保養(yǎng)注意事項。

2 大型高壓同步電機及潤滑油站的基本概況

2.1 大型高壓同步電機基本介紹

本文討論的電機是用于與制漿造紙業(yè)高濃磨漿配套的大型同步電機，生產(chǎn)廠家為上海電氣集團上海電機廠有限公司。功率：20MW，額定電壓：10kV，型號：TWS20000-4，額定電流：1239A。前后采用端蓋式滑動軸承，軸承品牌制造商為上海申科。軸承潤滑方式采用壓力循環(huán)油系統(tǒng)，軸承座配有進出油管道，入口處設置有加壓閥和節(jié)流閥。該電機軸承帶有高壓頂升裝置，在啟動電機前，必須開啟高壓頂升油泵，檢查相應的油壓，流量，待電機轉(zhuǎn)子被頂升后，才允許啟動電機[1]。

2.2 同步電動機啟停方式

啟動的方式主要有：直接啟動，即將電子繞組的線段直接接到電源上；降壓啟動，在啟動過程，將定子繞組的線段接電抗器再接到電源；采用變頻電源同步啟動電機。

停機方式主要有：分開電動機的電源開關；停止負責設備的運行，如潤滑油泵，冷卻水等；投入制動電阻。

2.3 油站配置基本介紹

潤滑系統(tǒng)主要是為電機前后軸承提供潤滑油，通過油循環(huán)將軸承運行產(chǎn)生的熱量，帶走雜質(zhì)，保護電機前后軸承的正常運行，高位應急油系統(tǒng)是在事故發(fā)生時，對電機軸承的潤滑保護。電機潤滑油站設置一套高壓頂升油泵以及一套循環(huán)潤滑油泵，均采用“一用一備”設計方式，可保證在任何一臺在機設備故障時，能第一時間切換到備用泵運行，可確保電機軸承的可靠潤滑。同時設計一套高位應急油系統(tǒng)，其主要構(gòu)成為應急油泵，高位油箱以及相應的管道閥門。兩臺應急油泵，同樣采用互為備用方式，電源取自從UPS 出口開關，最大程度保障應急油泵電源的可靠性與安全性。潤滑系統(tǒng)采用VG46 號美孚液壓油，實際運行中每天需要檢查油箱液位，油箱溫度，潤滑油的顏色以及是否有滴漏情況。定期更換過濾濾芯，預防濾網(wǎng)堵塞，檢查回油油管是否通暢，檢查電機軸承是否漏油，及時調(diào)整軸承進油量以及油壓。定期對油品進行取樣分析，如果潔凈度無法滿足，或液壓油變色時，應該徹底更換液壓油。更換液壓油時，需注意安全，同時更換壓力過濾器濾芯。油箱上面配置一個呼吸器，更換周期取決于運行環(huán)境。油站系統(tǒng)為了對油進行冷卻，配置了冷卻器，一般情況下，每年需要對其進行清洗清潔兩次，以滿足冷卻需求。油站電機風道要定期清潔，散熱片必須保持通暢，電機軸承根據(jù)運行時間定期更換或清潔加注潤滑脂。

3 高位應急油系統(tǒng)原理概述及其在大型高壓電機運行生產(chǎn)中的必要性

高位應急油系統(tǒng)是指液體不通過外部動力，僅靠自重力作用，使?jié)櫥蛷纳贤铝魅腚姍C軸承，以滿足緊急情況下軸承潤滑的需要，應急油系統(tǒng)，高位油箱是系統(tǒng)的核心，其布置于同步電機軸承的上方，出口配置節(jié)流閥，玻璃流量計，利用管道將軸承與高位油箱連接，按照不同規(guī)格的軸承所需要的最低流量，調(diào)節(jié)閥門開度，以滿足潤滑需求。油箱頂部位置設置溢流管，以確保應急油箱處于滿液位狀態(tài)，應急油系統(tǒng)流入高位油箱的油流量應等于溢流流量與進入軸承流量之和。應急油箱配置液位計，流量計信息傳入DCS 控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。設置當液位低于100%或流量小于10L/min 時報警。由于電動機在停止過程，慣性運動大約至少需要20 分鐘才能靜止，故高位油箱體積最小配置為10×20=200L。

正常停機情況下，在停機過程中，主要由電機潤滑油站系統(tǒng)給電機軸承提供潤滑，保證軸承正常。在此討論緊急情況下，有無配置應急高位油箱系統(tǒng)的情況：①沒有配置高位應急油系統(tǒng)，電網(wǎng)事故，所有電源丟失，電機電源異常停機，潤滑油站停止無法運行，電機在停止過程中，電機軸承缺少潤滑油潤滑冷卻，軸承與轉(zhuǎn)子軸摩擦生熱燒毀軸承；②配置高位應急油系統(tǒng)，電網(wǎng)事故，所有電源丟失，電機電源異常停機，潤滑油站停止無法運行，電機在停止過程中，高位油箱通過自重流入軸承，對軸承進行潤滑冷卻，可確保軸承和轉(zhuǎn)子軸的安全。由此可見，高位應急油系統(tǒng)可以在電力系統(tǒng)異常緊急事故發(fā)生時，通過自身重力給電機前后軸承提供潤滑，保證軸承正常而不燒毀。應急高位油箱在大型同步電機的配置非常重要，尤其在電網(wǎng)偏小，電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的地區(qū)，更能體現(xiàn)其價值所在。目前，廣西金桂漿紙業(yè)有限公司現(xiàn)場配置兩臺20MW 同步電機，電機本身未帶高位應急油箱，由于配套負載為高濃磨漿機，其運動慣量大，正常停機指令發(fā)出到設備靜止需要20 分鐘左右的時間，故現(xiàn)場自主設計增加了一套高位應急油系統(tǒng)，以保證在異常停機的過程中電機軸承的充分潤滑。否則，就會出現(xiàn)軸承與轉(zhuǎn)子摩擦積熱燒毀，造成設備事故，影響整條生產(chǎn)線運行，設備故障維修導致重大直接經(jīng)濟損失。

4 高位應急油系統(tǒng)在大型高壓同步電機應用的注意事項

4.1 高位應急油系統(tǒng)的組成及作用

高位應急油系統(tǒng)的作用為同步電機前后軸承提供潤滑，系統(tǒng)由應急油泵，供油油箱，高位油箱，濾網(wǎng)，液位計，連接管道，閥門，流量開關等各種監(jiān)測儀表組成。應急油系統(tǒng)是一個封閉的系統(tǒng)，通過高位油箱流入軸承然后進入回油箱中。電機運行期間，需要監(jiān)控應急油箱和回油油箱的液位，它是軸承設備保護的最后一條防線[2]。

4.2 電機開機前準備工作內(nèi)容

先開啟循環(huán)油泵，待循環(huán)流量正常；再啟動頂升油泵，待頂升流量正常；啟動應急油泵，待高位油箱液位到達100%。三個條件均滿足，發(fā)送一個油站系統(tǒng)準備好指令到上位DCS 控制系統(tǒng)。只有滿足該條件，上位DCS 系統(tǒng)才能給電機發(fā)送啟動命令。當電機啟動完成后，高壓頂升油泵停機，待下次啟動電機時再投入運行。

4.3 運行期間巡檢工作內(nèi)容

主要監(jiān)視高位油箱液位，流量計流量，電機軸承油位視窗，主電機軸承溫度，循環(huán)油泵電機溫度，應急油泵電機溫度，電流，電壓，油箱液位，油溫等。當高位油箱液位低或者流量低時，會觸發(fā)一個報警信息，現(xiàn)場人員須立即確認報警信息，對相應故障檢查處理。

4.4 維護保養(yǎng)管理工作內(nèi)容

定期清理清潔濾芯，定期對油品進行取樣分析，對循環(huán)油泵及應急油泵電機軸承進行潤滑保養(yǎng)及其本體進行清潔清理，確保系統(tǒng)可以正常運行。

5 結(jié)語

大型電機生產(chǎn)運行過程中，電力系統(tǒng)突然故障是經(jīng)常會碰到的現(xiàn)象，尤其在偏遠或者電力資源匱乏的地區(qū)。通過配置高位應急油系統(tǒng)，可以有效降低電機軸承缺油故障，同時該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，極大增強了潤滑油系統(tǒng)的安全性，確保大型電機軸承的安全，在一些還沒有配置的高位油箱的項目，可以參考借鑒。