何奮彪

（蘭州石化公司助劑廠）

用于甲乙酮裝置上的變頻電機故障分析及處理

何奮彪*

（蘭州石化公司助劑廠）

用于甲乙酮裝置上的變頻電機因前軸承溫度高而造成停車故障。應(yīng)用PeakVue技術(shù)對變頻電機的運行狀況進行了分析，提出了排除故障的措施。

變頻電機 軸電流 軸承故障 溫度 PeakVue技術(shù)

蘭州石化公司助劑廠二套甲乙酮裝置上變頻電機選用南陽防爆集團公司生產(chǎn)的電機，其型號為YBP355L2-2WG，在使用過程中，由于變頻電機前軸承溫度高造成聯(lián)鎖停車故障。為了查清停車的原因，我們對該變頻電機進行了深入的分析。

1 變頻電機的工作原理和結(jié)構(gòu)

YBP355L2-2WG變頻電機具有電流大、功率大的特點，其電壓為380 V，電流551.3 A，額定功率315 kW，變頻范圍25～50 Hz，轉(zhuǎn)速2 980 r/min。

1.1 工作原理

變頻電機是利用變頻器電力半導(dǎo)體的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，我們現(xiàn)在使用的變頻器采用交-直-交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。

1.2 結(jié)構(gòu)

（1）定子繞組采用聚酯漆包銅線，定子鐵芯繞組經(jīng)VPI浸漆處理成為一體，繞組和絕緣具有良好的電氣、機械、防潮性能及熱穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子為鼠籠轉(zhuǎn)子，采用熱套工藝將鑄鋁轉(zhuǎn)子固定在軸上。

（2）電機的冷卻方式采用循環(huán)水冷卻，由于蘭州高原地區(qū)相對較為干燥，所以無需對電機進行冷卻。電機后軸承部位有一強迫風機對電機進行冷卻，防止軸承過熱損壞電機。

（3）電機轉(zhuǎn)子具有一圓柱形軸伸，采用聯(lián)軸器傳動。根據(jù)該電機的要求，315 kW電機還有定子繞組測溫元件及測溫儀表，電機運行時能監(jiān)測定子繞組溫度、前后軸承溫度以及機泵潤滑油溫度，電機軸承采用滾動軸承。電機上的6個測溫元件都進入聯(lián)鎖系統(tǒng) （設(shè)備部分的電機采用各自的SIS聯(lián)鎖報警系統(tǒng)，各自互不干擾），當其中一個測溫元件超溫時，DCS將會鳴叫報警并使電機聯(lián)鎖停車。

2 變頻電機軸承溫度高聯(lián)鎖停車的原因

電機軸承發(fā)熱看起來很簡單，但原因卻不少，要確定某一電機軸承發(fā)熱系何種原因所致，有時也夠麻煩的。根據(jù)筆者在檢修電機工作中所積累的經(jīng)驗，對該電機的故障原因作如下分析。

（1）電機解體檢查。電機解體后，對電機內(nèi)部的散熱環(huán)流通道進行檢查，查看是否有堵塞現(xiàn)象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一切正常，證明不是散熱環(huán)流通道堵塞所引起的。

（2）電機空載運行檢測。檢查是否有電機自身的原因，也就是是否有軸承損壞或線圈接地現(xiàn)象。電機與機泵脫除后，我們對電機進行空載運行并采用頻譜檢測儀測試，結(jié)果一切正常。

（3）對電機進行峰值檢測。從2010年9月初開始，我們對變頻電機進行了為期6個月的監(jiān)測，利用CSI2130的PeakVue（峰值檢測）技術(shù)，發(fā)現(xiàn)電機前后軸承逐漸出現(xiàn)劣化趨勢 （見圖1、圖2），但是在普通的速度趨勢中，通頻值沒有顯著的變化（見圖 3、 圖 4）。

圖1 電機外側(cè)軸承PeakVue波形峰值變化趨勢

圖2 電機內(nèi)側(cè)軸承PeakVue波形峰值變化趨勢

圖3 電機外側(cè)軸承速度通頻值變化趨勢

圖4 電機內(nèi)側(cè)軸承速度通頻值變化趨勢

對2011年1月19日采集的PeakVue 頻譜進行分析，如圖5和圖6所示。圖中明顯存在軸承的外圈故障頻率及其諧波，虛線P代表了軸承外圈故障頻率BPFO。我們還將6個月內(nèi)的PeakVue頻譜圖進行了對比，如圖7和圖8所示。

圖5 電機外側(cè)軸承PeakVue頻譜

（4）問題分析。通過對該電機兩側(cè)軸承整個故障產(chǎn)生過程的監(jiān)測，采用趨勢跟蹤和頻譜分析，判斷電機內(nèi)外側(cè)軸承均出現(xiàn)了外圈故障，且電機外側(cè)軸承故障嚴重程度大于內(nèi)側(cè)軸承，這可能是外圈出現(xiàn)了金屬剝落。造成外圈金屬剝落的原因?qū)嵸|(zhì)上是軸電流過大。軸電流過大造成的軸承內(nèi)外圈燒傷如圖9、圖10所示。

圖6 電機內(nèi)側(cè)軸承PeakVue頻譜

圖7 電機外側(cè)軸承PeakVue頻譜對比圖

圖8 電機內(nèi)側(cè)軸承PeakVue頻譜對比圖

圖9 軸電流在軸承外圈產(chǎn)生的燒傷條紋

圖10 軸電流在軸承內(nèi)圈產(chǎn)生的燒傷條紋

3 檢測結(jié)果

將變頻電機解體后發(fā)現(xiàn)，前軸承有 “搓板”狀痕跡。測得前后大蓋尺寸，與設(shè)計尺寸一致，軸與軸承無跑套現(xiàn)象。于是，更換原型號軸承組裝試車?？赵嚂r電機電流78 A，前軸承溫度47.8℃，后軸承溫度56.4℃，機身54.6℃，運行正常。電機帶負荷運行后，電流為480 A，運行2 h后，前軸承溫度開始緩慢上升至86℃，并持續(xù)升溫。停機后再次將電機解體時發(fā)現(xiàn)，電機前大蓋與軸承上有外跑套痕跡，大蓋尺寸比設(shè)計尺寸大0.01～ 0.02 mm。最后采取了如下措施：對軸承和大蓋進行了相應(yīng)的處理，即將前軸承換為NU系列的長軸承（NU長軸承一般適應(yīng)于重載高負荷電機），換上了新的大蓋，同時在電機底角加裝了絕緣墊。再次將電機組裝試車，結(jié)果正常運行，無發(fā)熱現(xiàn)象。

從檢修到電機運行，我們對該變頻電機繼續(xù)進行跟蹤監(jiān)測，如圖1、圖2所示，2011年2月份的PeakVue數(shù)值已經(jīng)回落到正常值范圍。圖3、圖4顯示，檢修前后速度通頻值沒有較大變化。圖7、圖8顯示，在檢修后2月12日的測量數(shù)據(jù)中已經(jīng)不存在軸承的故障頻率。

4 結(jié)論

（1）為了使電機能長期平穩(wěn)地運行，應(yīng)使電機工作在95%負荷下，變頻電機電流在510 A以下，這樣電機負荷有明顯下降，電機才能平穩(wěn)運行。

（2）更換軸承為NU系列的軸承，增大油隙，加強抗負荷能力。

（3）涂抹密封膠，加裝絕緣墊，以增強電機的絕緣性。減少電機啟動次數(shù)，降低變頻器產(chǎn)生的高頻諧波，從而減小或消除軸電流。

Failure Analysis and Treatment of Variable Frequency Motor for Methyl Ethyl Ketone Plant

He Fenbiao

The shutdown was caused by front axle’s high temperature of the variable frequency motor for methyl ethyl ketone plant.Using the PeakVue technology,this paper analyzed the running condition of the variable frequency motor and put forward the trouble shooting measures.

Variable frequency motor； Shaft current； Bearing failure； Temperature； PeakVue technique

TM 34

*何奮彪，男，1981年10月生，助理工程師。蘭州市，730060。

2011-07-12）