礦用異步電動(dòng)機(jī)修復(fù)工藝優(yōu)化升級(jí)技術(shù)研究

李 麗

（大斗溝煤業(yè)公司，山西 大同 037003）

由于煤礦生產(chǎn)任務(wù)繁重，設(shè)備多是高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所處環(huán)境又潮濕惡劣，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)使用壽命。以大斗溝煤業(yè)為例，該礦井開(kāi)發(fā)年代久遠(yuǎn)，電氣設(shè)備陳舊，每年需要自行維修各類(lèi)燒損電動(dòng)機(jī)約240 臺(tái)。更換電動(dòng)機(jī)既影響了礦井正常生產(chǎn)，又形成了安全作業(yè)隱患，還造成了材料配件的浪費(fèi)，提高了煤炭生產(chǎn)成本，增加了檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，需要在電動(dòng)機(jī)維修工藝方面進(jìn)行改進(jìn)，提高電動(dòng)機(jī)的性能和壽命。

1 電動(dòng)機(jī)燒損原因分析

1.1 直接原因

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)燒損的電動(dòng)機(jī)故障原因進(jìn)行分析，得出異步電動(dòng)機(jī)燒損的直接原因有兩個(gè)：一是煤礦電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷或強(qiáng)行運(yùn)行使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，致使絕緣下降擊穿；二是煤礦井下環(huán)境潮濕，又有有害化學(xué)腐蝕性氣體，對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣造成了侵蝕，致使絕緣下降擊穿[1-3]。

1.2 根本原因

電動(dòng)機(jī)燒損的根本原因是電動(dòng)機(jī)絕緣材料的耐熱等級(jí)及極限工作溫度偏低，不能很好地滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境的需要。當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組流過(guò)的電流超過(guò)長(zhǎng)期允許電流時(shí)，產(chǎn)生的熱量就會(huì)超過(guò)允許值，加速絕緣老化，使電動(dòng)機(jī)壽命縮短或迅速損壞，從而造成電動(dòng)機(jī)燒損。電動(dòng)機(jī)內(nèi)耐溫最薄弱的地方就是絕緣材料，絕緣材料直接關(guān)系到電動(dòng)機(jī)的使用年限，絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化并損壞[4]。因此，電動(dòng)機(jī)的絕緣材料耐熱性能對(duì)提高電動(dòng)機(jī)的可靠性和壽命有著重要的作用。以往大斗溝煤業(yè)維修電動(dòng)機(jī)按電動(dòng)機(jī)原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)重新修復(fù)，原拆原繞的電動(dòng)機(jī)對(duì)絕緣沒(méi)有根本改善，致使維修后的電動(dòng)機(jī)絕緣度依然不高。應(yīng)從提高絕緣度入手，使電動(dòng)機(jī)能夠滿(mǎn)足井下工作環(huán)境特點(diǎn)的需要，對(duì)絕緣材料的耐熱等級(jí)及極限工作溫度進(jìn)行升級(jí)，增加繞組耐潮防腐蝕性，提高絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，提升導(dǎo)熱性和散熱效果，延緩老化和延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命[5]。

2 絕緣工藝優(yōu)化升級(jí)

2.1 優(yōu)化思路

電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)是指其所用絕緣材料的耐熱等級(jí)。為了防止電流產(chǎn)生的熱能把絕緣層燒壞，電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)的設(shè)定分A、E、B、F、H 級(jí)，詳見(jiàn)表1。B 級(jí)和F 級(jí)耐熱是礦用電動(dòng)機(jī)最常見(jiàn)的絕緣等級(jí)，提升電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)就可以提高電動(dòng)機(jī)的性能和延長(zhǎng)使用壽命。因此要全面提升電動(dòng)機(jī)維修工藝，從提高電動(dòng)機(jī)所用絕緣材料的耐熱等級(jí)入手進(jìn)行優(yōu)化，具體可通過(guò)提升電動(dòng)機(jī)層間絕緣和相間絕緣、改進(jìn)槽鍥和漆包線(xiàn)套管等絕緣材料的耐熱等級(jí)、升級(jí)耐熱漆，從而提升電動(dòng)機(jī)整體性能。

表1 電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)、極限溫度及溫升關(guān)系表 （單位：℃）

2.2 方案設(shè)計(jì)

（1）提升電動(dòng)機(jī)層間絕緣，改變漆包線(xiàn)型號(hào)。以前使用型號(hào)QZ-2/130L 聚酯銅漆包線(xiàn)，B 級(jí)耐熱等級(jí)，最高允許溫度130 ℃，只能符合現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)出廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)水平，現(xiàn)改進(jìn)為QZY-2/180 聚酯亞胺漆包線(xiàn)，H 級(jí)耐熱等級(jí)，最高允許溫度180 ℃，溫度穩(wěn)定性及絕緣性提高了2 個(gè)級(jí)別，電動(dòng)機(jī)的耐熱性、散熱性及耐化學(xué)性也同步提升。

（2）提升電動(dòng)機(jī)相間絕緣，改變絕緣材料。以前電動(dòng)機(jī)內(nèi)的絕緣材料用青殼紙，E 級(jí)耐熱等級(jí)，最高允許溫度120 ℃，改進(jìn)為聚酯薄膜聚酯纖維紙復(fù)合箔，簡(jiǎn)稱(chēng)DMD，F(xiàn) 級(jí)耐熱等級(jí)，最高允許溫度155 ℃，以提高層間絕緣和相間絕緣。

（3）提升電動(dòng)機(jī)槽鍥耐熱等級(jí)，槽鍥改用耐溫材料。以前電動(dòng)機(jī)內(nèi)定子鐵心槽槽鍥使用不耐溫材料竹板，電動(dòng)機(jī)溫度升高后容易導(dǎo)致竹板碳化，形成絕緣下降或擊穿，改進(jìn)使用先進(jìn)的耐高溫材料環(huán)氧板，F(xiàn) 級(jí)耐熱等級(jí)。環(huán)氧板由玻璃纖維布用環(huán)氧樹(shù)脂黏合而成，加溫加壓制作，在高溫下機(jī)械性能較好，且電氣性能更穩(wěn)定，適用于機(jī)械、電器及電子用高絕緣結(jié)構(gòu)零部件，具有高的機(jī)械和介電性能，較好的耐熱性和耐潮性。

（4）提升漆包線(xiàn)套管材料耐熱等級(jí)。以前電動(dòng)機(jī)漆包線(xiàn)套管使用聚氯乙烯玻璃漆管，A 級(jí)耐熱等級(jí)，絕緣低不耐溫，改進(jìn)使用高壓硅管，F(xiàn) 級(jí)耐熱等級(jí)，采用無(wú)堿玻璃纖維編織管涂以聚氯乙烯樹(shù)脂，經(jīng)加熱塑化而成的絕緣套管，機(jī)械強(qiáng)度好，具有優(yōu)良的柔軟性、彈性及良好的介電性能和耐化學(xué)性。

（5）提升電動(dòng)機(jī)整體絕緣強(qiáng)度。通過(guò)好的浸漆絕緣處理可改善繞組散熱條件，使電動(dòng)機(jī)溫升接近耐熱等級(jí)，同時(shí)選擇高級(jí)別的漆也可以提高電動(dòng)機(jī)耐熱的可靠性和延長(zhǎng)使用壽命。以前下完繞組后使用較落后的1032 三聚氰胺醇酸絕緣漆進(jìn)行浸漆絕緣處理，B 級(jí)耐熱等級(jí)，浸漆時(shí)漆味刺激難忍，溶劑揮發(fā)對(duì)空氣環(huán)境污染大，掛漆量不夠，造成絕緣間隙浸不到，產(chǎn)生間隙、氣泡，絕緣有薄弱處，給電動(dòng)機(jī)燒損留下隱患。改進(jìn)使用1042 亞胺環(huán)氧絕緣漆，F(xiàn) 級(jí)耐熱等級(jí)，它具有優(yōu)良的電氣、機(jī)械和防潮性能，其應(yīng)用工藝幅度寬，可以方便實(shí)現(xiàn)低溫干燥。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

電動(dòng)機(jī)的修復(fù)工藝優(yōu)化升級(jí)后，經(jīng)過(guò)一年的時(shí)間檢驗(yàn)，礦井燒損的電動(dòng)機(jī)數(shù)量大幅降低，全年僅新增燒損電動(dòng)機(jī)53 臺(tái)。與原來(lái)相比，電動(dòng)機(jī)的故障率大幅下降，檢修的質(zhì)量顯著提升，節(jié)約了大量的人工和材料費(fèi)用，礦井有效生產(chǎn)時(shí)間增加了4 d。

（1）節(jié)約電動(dòng)機(jī)維修費(fèi)用計(jì)算

原有的工藝修理一臺(tái)電動(dòng)機(jī)平均花費(fèi)材料費(fèi)1470 元，電費(fèi)115 元，用工為9 工/臺(tái)；改進(jìn)后工藝修理一臺(tái)電動(dòng)機(jī)平均花費(fèi)材料費(fèi)1860 元，電費(fèi)43 元，用工6 工/臺(tái)。因改用1042 絕緣漆后，漆浸烘干工藝用時(shí)較以往減少了60%，維修周期縮短，更環(huán)保節(jié)能。詳見(jiàn)表2 和表3。

表2 漆浸烘干工藝對(duì)比

表3 節(jié)電效果對(duì)比表

按照每工300 元計(jì)算，工藝改進(jìn)后礦井一年可節(jié)約電動(dòng)機(jī)維修費(fèi)用：工藝改進(jìn)前維修費(fèi)用=240×（1470+115+9×300）=102.84 萬(wàn)元；工藝改進(jìn)后維 修 費(fèi) 用=53×（1860+43+6×300）=19.625 9 萬(wàn)元；工藝改進(jìn)后礦井一年可節(jié)約電動(dòng)機(jī)維修費(fèi)用=102.84-19.265 9=83.214 1 萬(wàn)元

（2）原煤生產(chǎn)增加利潤(rùn)計(jì)算

按照日產(chǎn)原煤8000 t，噸煤利潤(rùn)100 元，增加有效生產(chǎn)時(shí)間4 d 計(jì)算，原煤生產(chǎn)增加利潤(rùn)=8000×100×4=320 萬(wàn)元。

（3）綜合效益計(jì)算

綜合效益=節(jié)約電動(dòng)機(jī)維修費(fèi)用+原煤生產(chǎn)增加利潤(rùn)=83.214 1+320=403.214 1 萬(wàn)元。

4 結(jié)論

（1）改進(jìn)和提高老舊電動(dòng)機(jī)的絕緣水平是提高電動(dòng)機(jī)維修質(zhì)量的關(guān)鍵。通過(guò)提升電動(dòng)機(jī)層間絕緣、相間絕緣，提高槽鍥、漆包線(xiàn)套管、絕緣漆等材料的耐熱等級(jí)，提高了電動(dòng)機(jī)整體絕緣強(qiáng)度，從而使修復(fù)后的電動(dòng)機(jī)整體性能得以提升。

（2）電動(dòng)機(jī)修復(fù)工藝優(yōu)化升級(jí)后，大斗溝煤業(yè)公司電動(dòng)機(jī)維修量由240 臺(tái)降低至53 臺(tái)，維修費(fèi)用大大降低，維修人員工作強(qiáng)度大幅下降。采用新的1042 絕緣漆漆浸烘干工藝后，電動(dòng)機(jī)維修周期縮短，更環(huán)保節(jié)能，同時(shí)因電動(dòng)機(jī)故障影響礦井有效生產(chǎn)時(shí)間減少4 d。

（3）電動(dòng)機(jī)修復(fù)工藝優(yōu)化升級(jí)后，大斗溝煤業(yè)公司通過(guò)技術(shù)革新，節(jié)支增收創(chuàng)效共計(jì)403.214 1萬(wàn)元，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，可供同類(lèi)型礦井參考借鑒。