某廠同步機(jī)勵磁裝置故障分析及應(yīng)對措施

王曉兵 魏江麗 王相軍

（新疆獨(dú)山子石化公司乙烯電氣車間 833600）

1 某廠同步電動機(jī)無刷勵磁系統(tǒng)的組成

某廠制氫車間有同步電機(jī)6臺，勵磁系統(tǒng)屬于無刷勵磁裝置，該勵磁系統(tǒng)由靜態(tài)勵磁裝置，旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，失步檢測裝置三部分組成。靜態(tài)勵磁裝置安裝在配電室，旋轉(zhuǎn)勵磁裝置由功率模塊，控制模塊，附加電阻模塊三部分組成，均安裝在旋轉(zhuǎn)整流盤上，失步檢測探頭安裝在旋轉(zhuǎn)整流盤附近，通過電機(jī)接線盒引至靜態(tài)勵磁裝置。

圖1 勵磁系統(tǒng)圖

2 無刷勵磁裝置的工作原理

2.1 靜態(tài)勵磁裝置

本裝置受電于交流三相四線380/220V電源，經(jīng)本柜空氣開關(guān)LZK送至勵磁變壓器ZLB的一次側(cè)經(jīng)接觸器LC連于三相半控橋，在高壓電機(jī)斷路器合后，經(jīng)本裝置所設(shè)定的延時后，LC吸合，同時觸發(fā)脈沖，三相半控橋即按預(yù)先設(shè)定值α角初始值提供直流勵磁電壓和勵磁電流，在LC經(jīng)一定延時，以在電機(jī)可靠牽入同步后，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)才投入工作。

2.2 旋轉(zhuǎn)勵磁裝置

在同步機(jī)主軸上安裝一臺三相交流勵磁發(fā)電機(jī)，該勵磁發(fā)電機(jī)的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組與一般交流發(fā)電機(jī)相比是反裝的，即定子勵磁，轉(zhuǎn)子發(fā)電。經(jīng)靜態(tài)勵磁裝置供給定子勵磁繞組直流勵磁電源，與主軸一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組發(fā)出三相交流電，并經(jīng)硅整流管D1-D6整流后供給同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組L勵磁電流，旋轉(zhuǎn)整流裝置中的控制模塊檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子頻率為sf 的感應(yīng)電壓正半周脈寬，當(dāng)脈寬達(dá)到投勵定值并過零時，控制模塊發(fā)出觸發(fā)脈沖開通晶閘管，同步機(jī)由順極性準(zhǔn)角投勵平穩(wěn)牽入同步。

調(diào)節(jié)交流發(fā)電機(jī)定子勵磁繞組的勵磁電流，就可以調(diào)整勵磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子所發(fā)出的三相交流電壓，從而改變同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁繞組L的勵磁電流。同步機(jī)啟動或停止時的的滅磁環(huán)節(jié)和同步機(jī)的投勵環(huán)節(jié)都安裝在轉(zhuǎn)子上，均在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作。這種由勵磁發(fā)電機(jī)從轉(zhuǎn)子發(fā)電，整流器在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行整流供給同步機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁方式，就不需要有靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分之間的相互接觸導(dǎo)電，完全省去了電刷和滑環(huán)的接觸。

3 故障現(xiàn)象及分析

通過對該廠同步機(jī)勵磁系統(tǒng)組成和工作原理的介紹，分析該車間同步機(jī)近兩年來頻繁發(fā)生的故障，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法，為處理同步機(jī)勵磁故障作參考。

圖2 靜態(tài)勵磁電路圖

2009年3月3日該車間1臺同步機(jī)在起動過程中，勵磁柜上定子電流表顯示68A,（其額定電流為：51.6A）, 同步機(jī)開起大約一分鐘后跳車，勵磁柜無故障報警信號，同步機(jī)綜合保護(hù)器150C保護(hù)動作停機(jī)，查閱綜合保護(hù)器內(nèi)存儲值為0.67，0.68，0.69，變比為100/5，計算動作電流值為67A，68A，69A，與勵磁柜上定子電流值一致。隨后檢查工藝負(fù)荷無問題，盤車正常。再次檢查勵磁柜，在試驗(yàn)位手動投勵調(diào)試勵磁，無勵磁電壓和電流，檢查柜內(nèi)開關(guān)、保險、整流元件均未見異常。逐一檢查電子電路插件板及外圍線路，最后確認(rèn)24V電源板無24V輸出，更換24V電源板后投勵正常，但耗時太長，影響了裝置的正常生產(chǎn)。

某廠制氫車間在2010年相同的故障先后發(fā)生了3次，嚴(yán)重影響了該廠的經(jīng)濟(jì)效益，由此該廠對供電維護(hù)單位提出了要求，同步機(jī)故障跳車以后，能快速發(fā)現(xiàn)故障并解決問題，在最短的時間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn)。

4 故障處理方法

因此，該廠的供電維護(hù)單位，專門組織力量進(jìn)行故障分析并提出解決問題的方法。隨后翻閱兩年的同步電動機(jī)故障記錄， 同步機(jī)勵磁柜24V電源板已4次損壞，而每次因損壞無故障報警，都使處理人員進(jìn)入判斷處理誤區(qū)，加長了處理故障的時間，影響正常的生產(chǎn)。

圖2中24V電源板給JKB接口板提供電源，若此電源消失，將會使JKB無法輸出觸發(fā)脈沖，導(dǎo)致1KGZ、3KGZ、5KGZ三個可控硅不能導(dǎo)通，勵磁系統(tǒng)無法正常投勵，同步機(jī)在開啟后，在異步狀態(tài)下運(yùn)行，定子電流很大，而導(dǎo)致同步電動機(jī)保護(hù)動作停機(jī)。

因此針對此問題提出了以下改進(jìn)措施：

1.對24V電源板的直流220V輸入電源螺旋保險更換為帶保險的高分段微型斷路器，操作時保證電源板的穩(wěn)定性。

2.在24V輸出電源上加一24V中間繼電器，24V電源消失時，中繼動作，其一對接點(diǎn)引至報警，一對接點(diǎn)引至跳閘回路。這樣，電機(jī)開啟或運(yùn)行過程中，24V電源板損壞會使電機(jī)立即跳車并發(fā)出勵磁故障報警。使處理人員迅速，準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)，及時將故障處理。

3.通過網(wǎng)上多次查詢，購買質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的24V電源板。

以上處理措施已經(jīng)通過專業(yè)技術(shù)討論上報上報被采納，待裝置停工檢修時進(jìn)行改造。

5 勵磁裝置改進(jìn)后的實(shí)際應(yīng)用效果

在2011年7月該廠大檢修期間，對制氫車間6臺同步機(jī)勵磁裝置進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)和24V電源板更換，通過改進(jìn)后，同步機(jī)連續(xù)運(yùn)行至今1年有余，6臺同步機(jī)勵磁柜共出現(xiàn)1次 24V電源模塊故障，都發(fā)出了勵磁故障報警，及時提醒電氣維護(hù)人員對故障準(zhǔn)確診斷、處理，為裝置的安穩(wěn)長運(yùn)行贏得了時間，與改進(jìn)前相比節(jié)約近80%的時間，其效果是顯而易見的。

6 結(jié)束語

由于某廠制氫車間是為該廠加氫裝置提供氫氣，所以制氫裝置的同步電動機(jī)能否正常運(yùn)行，直接影響加氫裝置的安、穩(wěn)、長運(yùn)行。因此，通過勵磁系統(tǒng)的改進(jìn)，使電氣維護(hù)人員能夠快速判斷故障原因，并及時進(jìn)行處理，避免勵磁同步電動機(jī)跳車后長時間進(jìn)行故障原因查找，影響生產(chǎn)裝置的長周期運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 張占松 . 現(xiàn)代電工手冊 ，晶閘管的觸發(fā)電路，廣東科技出版社，1993

[2] 吳浩烈 . 電機(jī)及電力拖動基礎(chǔ) ，同步發(fā)電機(jī)的工作原理【II】,重慶出版社，2003