基于提升運(yùn)維質(zhì)量的電機(jī)設(shè)計(jì)方案前置

宋長(zhǎng)松

(安徽省引江濟(jì)淮集團(tuán)有限公司，合肥 230601)

0 引言

引江濟(jì)淮工程溝通長(zhǎng)江、淮河兩大流域，是長(zhǎng)江下游向淮河中游地區(qū)跨流域補(bǔ)水的重大水資源配置工程。引江濟(jì)淮(安徽段)干線共有8級(jí)提水泵站，其中新建7座，裝機(jī)38臺(tái)套共15．36萬(wàn)千瓦。根據(jù)遠(yuǎn)期規(guī)劃，工程多年平均引江水量43億m3，各站年運(yùn)行時(shí)間均近200天，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行頻度高，這對(duì)泵站工程質(zhì)量特別是主機(jī)等設(shè)備質(zhì)量提出了更高的要求。本文結(jié)合引江濟(jì)淮江水北送段泵站工程建設(shè)實(shí)際，通過(guò)提前介入，在電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，充分與電機(jī)廠研究溝通，汲取早期投運(yùn)泵站存在的問(wèn)題，把過(guò)去工作中好的泵站運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、附件配置上，為泵站電機(jī)設(shè)備的可靠運(yùn)行和維護(hù)便利提供保障。

1 結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化方案

1．1 定子結(jié)構(gòu)優(yōu)化

優(yōu)化電機(jī)定子結(jié)構(gòu)型式，充分發(fā)揮電機(jī)廠技術(shù)能力，定子鐵心采用斜槽結(jié)構(gòu)，大幅削弱了固齒諧波而產(chǎn)生的噪聲。引江濟(jì)淮朱集站較早招標(biāo)，電機(jī)定子采用行業(yè)主流的直槽結(jié)構(gòu)，并輔以一些消噪措施。但機(jī)組投運(yùn)后，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行噪聲雖在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)(小于85 dB)，但感覺(jué)還是刺耳。從提高感官質(zhì)量的角度上看，噪聲還應(yīng)進(jìn)一步降到顯著優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域內(nèi)。鑒于此，在西淝河北站和闞疃南站的電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)與電機(jī)廠溝通，確定兩個(gè)泵站8臺(tái)電機(jī)全面采用斜槽結(jié)構(gòu)(定子鐵心斜槽如圖1所示)，從設(shè)計(jì)源頭減少運(yùn)行噪聲。

目前，兩個(gè)泵站電機(jī)已在廠內(nèi)完成組裝和試驗(yàn)，空載試運(yùn)行時(shí)實(shí)測(cè)噪聲值在70 dB左右，預(yù)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)帶載運(yùn)行時(shí)的噪聲亦有望控制在80 dB以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

圖1 定子鐵心斜槽示意圖

1．2 冷卻器結(jié)構(gòu)優(yōu)化

優(yōu)化冷卻器結(jié)構(gòu)型式，簡(jiǎn)化制造工藝，保證構(gòu)件質(zhì)量，提高維護(hù)便利性。立式同步電機(jī)軸承多采用滑動(dòng)軸承并浸泡在油箱中，運(yùn)行時(shí)摩擦產(chǎn)生的熱量由置于油箱中的冷卻器循環(huán)水帶走。冷卻器一般采取環(huán)形結(jié)構(gòu)(電機(jī)冷卻器方管結(jié)構(gòu)圖如圖2所示)，但該結(jié)構(gòu)型式的冷卻器裝拆工作量大，不便于維護(hù)。

圖2 電機(jī)冷卻器方管結(jié)構(gòu)圖

某泵站電機(jī)油冷卻器采用鋼板焊接的方管，焊接量大，若質(zhì)量控制不好，易產(chǎn)生泄露，導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入油箱中，從而損壞軸承和推力瓦等。

鑒于此，結(jié)合安裝實(shí)際和維修養(yǎng)護(hù)需要，經(jīng)與電機(jī)廠家溝通提出冷卻器采用銅管盤管分片結(jié)構(gòu)制造(電機(jī)冷卻器圓銅管分片結(jié)構(gòu)圖如圖3所示)。一是焊接量大幅度減少，避免因焊接質(zhì)量造成泄漏，二是采用分瓣結(jié)構(gòu)，降低電機(jī)大部件拆卸工作量，提高維修養(yǎng)護(hù)便利性。

圖3 電機(jī)冷卻器圓銅管分片結(jié)構(gòu)圖

1．3 優(yōu)化電機(jī)上部設(shè)備元件電纜排布

大型立式同步電機(jī)，若采用半管道式通風(fēng)，定子上部的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電纜、上導(dǎo)油位計(jì)電纜、上機(jī)架振擺電纜、水泵葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制電纜等均外露于安裝層。若線纜布置不當(dāng)，將會(huì)出現(xiàn)用電安全隱患、信號(hào)干擾采集失真、感官質(zhì)量欠佳等問(wèn)題。此類問(wèn)題均需在前端設(shè)計(jì)，線纜排布時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性考慮。

某泵站電機(jī)早期按照傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式生產(chǎn)，未考慮綜合布線，勵(lì)磁線和調(diào)節(jié)器線從上機(jī)架一側(cè)外肋板接入碳刷架，僅用波紋管護(hù)套，上導(dǎo)油位計(jì)線和振擺線纜從各自元器件位置用波紋管順定子下伸到機(jī)坑(電機(jī)上部電纜接入方式如圖4所示)。結(jié)果顯示布線凌亂、外露、感官質(zhì)量差，且動(dòng)力電纜和控制電纜同管敷設(shè)，不符合規(guī)范要求。

圖4 電機(jī)上部電纜接入示意圖

鑒于此，在闞疃南站、西淝河北站和龍德站(以下簡(jiǎn)稱“闞西龍”站)的設(shè)計(jì)和技術(shù)方案討論過(guò)程中，合同各相關(guān)方協(xié)商后由電機(jī)廠對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)，增設(shè)布線管、孔、槽等，全面優(yōu)化電機(jī)上部電纜的布局，將電纜外露比例降低95%以上。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱電屏蔽保護(hù)、分開排布，信號(hào)采集的準(zhǔn)確性得到了保障(“闞西龍”站電機(jī)上部電纜接入方式效果如圖5所示)。

圖5 “闞西龍”站電機(jī)上部電纜接入

1．4 優(yōu)化電機(jī)出線盒結(jié)構(gòu)型式

立式同步電機(jī)多采用半管道式通風(fēng)結(jié)構(gòu)，機(jī)坑內(nèi)空間相對(duì)狹窄。動(dòng)力電纜出線盒置于電機(jī)本體上，尺寸較小，一般設(shè)計(jì)成出線端子與電纜直連方式。在動(dòng)力電纜線徑相對(duì)較小或采用軟銅電纜敷設(shè)時(shí)，該設(shè)計(jì)方案滿足安全使用要求；但當(dāng)動(dòng)力電纜線徑較大且采用硬銅電纜時(shí)，長(zhǎng)期運(yùn)行或會(huì)造成出線端子變形并可能引發(fā)相間短路等事故，存在一定的安全隱患。

“闞西龍”站前期設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)各方意見(jiàn)，采用了適應(yīng)性的設(shè)計(jì)方案：一是主引出線盒內(nèi)采用了支撐絕緣子，設(shè)置電纜卡環(huán)對(duì)動(dòng)力電纜予以緊固，防止運(yùn)行擾動(dòng)；二是在電機(jī)中性點(diǎn)出線盒內(nèi)設(shè)置短接銅排，方便拆裝，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，消除安全隱患；三是出線盒內(nèi)部空間加大，提高了相間距離的安全冗余度(“闞西龍”站電機(jī)出線盒結(jié)構(gòu)圖如圖6所示)。

圖6 “闞西龍”站電機(jī)出線盒結(jié)構(gòu)圖

2 協(xié)同管理要求

把配套設(shè)備的元件安裝環(huán)節(jié)前移到工廠，做好協(xié)同提升整體質(zhì)量。

引江濟(jì)淮泵站均設(shè)置有機(jī)組在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，僅電機(jī)部分就包含了機(jī)架振動(dòng)、主軸擺度、瓦振、荷載等傳感器?；谑袌?chǎng)化的專業(yè)分工，傳感器和電機(jī)設(shè)備由不同的廠家供貨。以往由于廠家不同、生產(chǎn)周期不同，在缺乏協(xié)同的情況下，接口布置工作留到了現(xiàn)場(chǎng)由施工單位完成。由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，可選用的安裝工藝不多，使得現(xiàn)場(chǎng)開孔、焊接、布線等工作不同程度會(huì)損傷主電機(jī)且還需要二次防腐等。鑒于此，為了保證工藝質(zhì)量，設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)明確：提出由電機(jī)廠牽頭相關(guān)在線監(jiān)測(cè)廠，對(duì)接元器件的結(jié)構(gòu)型式和安裝工藝，在電機(jī)廠內(nèi)完成相關(guān)監(jiān)測(cè)傳感器的位置預(yù)留、開孔、攻絲等工序，整體防腐噴漆后發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)。協(xié)同前移減少了現(xiàn)場(chǎng)工序交叉干擾，縮短工期和提高外觀質(zhì)量的同時(shí)，還保證了傳感器的安裝精度，為運(yùn)行提供更加可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，更進(jìn)一步保障了泵站安全。

3 結(jié)論

在工程實(shí)踐中，要建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)工程，不僅要加強(qiáng)實(shí)體工程的施工質(zhì)量管理，更要進(jìn)行全周期的過(guò)程管理。對(duì)于設(shè)備而言，更多的是細(xì)節(jié)管理，細(xì)節(jié)做好了，設(shè)備質(zhì)量和性能自然就高了，運(yùn)行的可靠性就有了保障。