王景虎 徐東方

摘要：文章針對(duì)元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)近兩年來頻繁發(fā)生故障的原因，通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，從理論到實(shí)際，多方面進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)和分析，并提出了相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：輸煤系統(tǒng)；電動(dòng)機(jī)；故障原因；防范措施

中圖分類號(hào)：U464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）35-0097-03

元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司現(xiàn)有三臺(tái)機(jī)組的日最大耗煤量約2.5萬噸，年耗煤量約600萬噸左右，輸煤系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著如此繁重的供煤任務(wù)，要求設(shè)備必須具有較高的可靠性。電動(dòng)機(jī)作為輸煤系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備，對(duì)安全穩(wěn)定供煤具有重大影響。2010年以來，公司輸煤系統(tǒng)高、低壓電動(dòng)機(jī)先后發(fā)生各種故障12臺(tái)次，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。認(rèn)真總結(jié)電動(dòng)機(jī)損壞情況，分析損壞原因，制定相應(yīng)的措施，成為不容忽視的重要問題。文章就電動(dòng)機(jī)損壞的原因進(jìn)行了深入的探討，并結(jié)合輸煤系統(tǒng)現(xiàn)狀制定了有針對(duì)性的防范措施。

1 輸煤系統(tǒng)現(xiàn)狀

近幾年，受國(guó)內(nèi)煤碳漲價(jià)因素影響，元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司出現(xiàn)了煤源緊張、煤質(zhì)下降等諸多不利因素，煤中大塊明顯增多、煤質(zhì)濕粘、雜物量大。煤質(zhì)的下降，對(duì)輸煤系統(tǒng)的直接影響有三個(gè)方面：一是造成輸煤系統(tǒng)篩碎煤機(jī)、堆取料機(jī)、翻車機(jī)篦子、原煤倉、各段落煤筒等處頻繁粘煤堵煤，清理工作量加大；二是大塊及雜物對(duì)設(shè)備沖擊較大，設(shè)備缺陷量大幅上升；三是發(fā)熱量低，上煤量增加。以上三方面促使輸煤系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間大大延長(zhǎng)，輸煤系統(tǒng)運(yùn)行方式也呈現(xiàn)出多變性，設(shè)備啟、停操作頻繁，嚴(yán)重影響了輸煤系統(tǒng)設(shè)備的健康水平。

2 輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)故障分析

2.1 輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)

目前，輸煤系統(tǒng)高壓電動(dòng)機(jī)共有20臺(tái)，其中籠型電動(dòng)機(jī)16臺(tái)，繞線型4臺(tái)；30kW及以上低壓電動(dòng)機(jī)100余臺(tái)，其中有80%以上都是籠型電動(dòng)機(jī)。上述電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于帶式輸送機(jī)、碎煤機(jī)、給煤機(jī)、斗輪堆取料機(jī)、翻車機(jī)以及油泵、各種水泵等設(shè)備。表1對(duì)2010年以來主要電動(dòng)機(jī)故障情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

2.2 輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)及啟動(dòng)間隔時(shí)間統(tǒng)計(jì)

為了更準(zhǔn)確地說明輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)，特對(duì)三期輸煤系統(tǒng)異常情況下部分高、低壓電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)時(shí)間為2011年11月1日～11月30日，詳見表2。

從表2中看出部分電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)最短的間隔為5分鐘，而運(yùn)行最短的時(shí)間為15分鐘，可見輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)在異常情況下停止后基本上是在熱狀態(tài)下頻繁啟動(dòng)的。

2.3 輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)頻繁啟、停的原因分析

來煤煤質(zhì)差，煤中三塊較多，對(duì)設(shè)備沖擊較大，設(shè)備出現(xiàn)臨時(shí)性故障次數(shù)明顯增多。

來煤水分大，粘結(jié)性強(qiáng)，運(yùn)行過程中各轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)落煤筒、原煤倉篦子及篩碎設(shè)備頻繁堵煤，致使設(shè)備被迫

停止。

來煤不及時(shí)，空轉(zhuǎn)設(shè)備又增加了輸煤系統(tǒng)電耗，為了減少電耗，所以設(shè)備停下來等煤。

運(yùn)行人員監(jiān)視調(diào)整不到位，如皮帶跑偏等，因未能及時(shí)調(diào)整而被迫拉停設(shè)備。

各落煤筒、原煤倉篦子及篩、碎煤機(jī)內(nèi)積煤不能及時(shí)清理而導(dǎo)致堵煤，停運(yùn)設(shè)備。

取煤或混配煤時(shí)煤量調(diào)整不合理，導(dǎo)致堆取料機(jī)設(shè)備或帶式輸送機(jī)過載停止。

2.4 輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)故障的原因分析

經(jīng)表1統(tǒng)計(jì)，2010年以來，輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障共12臺(tái)次，解體檢查發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)集中表現(xiàn)為定子線圈的局部接地、線間短路或匝間短路、引線、連線燒斷，轉(zhuǎn)子斷籠條等。導(dǎo)致這些故障的原因：一方面，電動(dòng)機(jī)的制造質(zhì)量、工藝、絕緣強(qiáng)度等存在局部缺陷以及檢修維護(hù)不當(dāng)?shù)?；另一方面，運(yùn)行中缺乏科學(xué)、合理的監(jiān)督和使用，電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)，加速了電動(dòng)機(jī)定子線圈絕緣老化的程度和轉(zhuǎn)子籠條金屬疲勞程度?，F(xiàn)就后者對(duì)電動(dòng)機(jī)定子線圈及轉(zhuǎn)子籠條的影響進(jìn)行深入分析：

表2中所統(tǒng)計(jì)的數(shù)字僅是異常情況下的啟動(dòng)次數(shù)，而實(shí)際啟動(dòng)次數(shù)遠(yuǎn)高于這組數(shù)據(jù)，因此，電動(dòng)機(jī)如此頻繁啟動(dòng)所造成的積累效應(yīng)不能不予以考慮。電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子導(dǎo)體發(fā)熱及電動(dòng)力作用都與電流平方成正比，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電流一般為額定電流的5～7倍，所產(chǎn)生劇烈的溫升會(huì)導(dǎo)致各部分強(qiáng)度下降，絕緣加速老化；受電動(dòng)力和振動(dòng)的作用，易使線圈扭曲變形，絕緣磨損。同時(shí)，由于引線、小辮處的絕緣強(qiáng)度及機(jī)械承受能力較弱，在電磁力和機(jī)械振動(dòng)的作用下，容易產(chǎn)生疲勞斷裂，發(fā)生斷股，斷股的發(fā)生又易引起該處發(fā)熱過甚及匝間短路等，甚至完全燒斷。另外，電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)，控制接觸器頻繁合、斷，由于拉弧、打火，觸頭表面損傷后接觸電阻增大，容易引發(fā)電源缺相，缺相運(yùn)行后導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒毀。

高壓電動(dòng)機(jī)由于啟動(dòng)頻繁，特別是重負(fù)荷啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)生斷籠條故障的幾率較高。因啟動(dòng)電流由零升到持續(xù)最大值的這個(gè)時(shí)間區(qū)段內(nèi)，端環(huán)短路電流迅速達(dá)到最大，端環(huán)發(fā)熱膨脹，這勢(shì)必產(chǎn)生徑向位移，籠條端部亦隨之產(chǎn)生徑向彎曲，啟動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，啟動(dòng)電流愈大，彎曲愈嚴(yán)重。在啟動(dòng)電流由最大值下降到正常運(yùn)行值這段時(shí)間內(nèi)，籠條由于集膚效應(yīng)的作用，較大的啟動(dòng)電流將集中在轉(zhuǎn)子槽口處，從而又使籠條發(fā)生“弓”型向心彎曲變形。籠條在啟動(dòng)和運(yùn)行工況下，又受到離心力的作用，由于短路環(huán)是厚壁的，在轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的離心力徑向增量相對(duì)籠條的離心位移是較小的，籠條端部勢(shì)必發(fā)生彎曲。由此可見，籠條在啟動(dòng)過程中既要受到膨脹力、離心力的作用，還要受到電磁徑向力的影響，電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)，在上述交變應(yīng)力的作用下，反復(fù)彎曲，金屬疲勞達(dá)到一定極限時(shí)，就必然會(huì)斷裂。籠條開焊或斷裂后翹起或甩出，劃傷定子線圈絕緣，引起接地或短路的現(xiàn)象。

3 防止輸煤系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)故障的措施

3.1 嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備定期切換制度，科學(xué)、合理安排切換周期

除特殊情況外，輸上煤設(shè)備的切換周期為7天，每周一值后夜班人員必須對(duì)備用線設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，試轉(zhuǎn)正常后，周一白班將備用線切換為工作線。

3.2 嚴(yán)格控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)及間隔時(shí)間

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行規(guī)程對(duì)電動(dòng)機(jī)冷、熱態(tài)啟動(dòng)次數(shù)及間隔時(shí)間都有明確規(guī)定。運(yùn)行人員應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，在保證機(jī)組供煤的前提下，盡量減少和控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)，嚴(yán)格規(guī)定啟動(dòng)間隔時(shí)間，避免頻繁啟動(dòng)。特別是一次啟動(dòng)不成功，緊接著進(jìn)行操作第二次啟動(dòng)的現(xiàn)象應(yīng)堅(jiān)決制止。

3.3 要增強(qiáng)運(yùn)行人員的責(zé)任感，做好設(shè)備的檢查、監(jiān)視及調(diào)整工作

做好三種啟動(dòng)前檢查，即接班時(shí)的檢查、檢修后的檢查及間斷運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)前的檢查。前兩種檢查要對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的細(xì)致檢查，后一種檢查則有針對(duì)性地重點(diǎn)檢查。通過檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題及各處的粘煤情況，設(shè)備缺陷及粘煤在設(shè)備啟動(dòng)前得到有效的處理，從而避免啟動(dòng)后設(shè)備不必要的停運(yùn)。

做好運(yùn)行中的監(jiān)視與調(diào)整。運(yùn)行值班人員應(yīng)做好四點(diǎn)工作：一是給煤要均勻、連續(xù)，控制好煤量，不能超出設(shè)備能力運(yùn)行。二是要對(duì)電動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)密切關(guān)注，如電壓、電流、溫度及振動(dòng)等，將各參數(shù)控制在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行規(guī)程允許的范圍內(nèi)，同時(shí)還要注意電動(dòng)機(jī)的噪聲情況。三是要明確監(jiān)視要點(diǎn)，即監(jiān)視皮帶跑偏情況，監(jiān)視落煤筒等處堵塞情況，監(jiān)視易損壞設(shè)備的重點(diǎn)部位，保證不使事故擴(kuò)大。四是要根據(jù)皮帶跑偏的具體情況，做出合理的調(diào)整。

從運(yùn)行的角度分析，上述措施對(duì)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)及負(fù)荷的頻繁波動(dòng)有一定的效果。

3.4 加強(qiáng)檢修人員的責(zé)任心，提高電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量

認(rèn)真檢查籠條。在大修中，要認(rèn)真檢查轉(zhuǎn)子籠條在槽內(nèi)的緊固情況，松動(dòng)的籠條要采取緊固措施，使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)盡量減少位移?；\條端部焊接若有斷裂或開焊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊處理，并確保焊接質(zhì)量。對(duì)已有金屬疲勞的籠條要及時(shí)進(jìn)行更換。

加強(qiáng)絕緣薄弱環(huán)節(jié)的處理。在大、小修中要加強(qiáng)對(duì)端部連線以及引出線絕緣狀況的檢查，對(duì)有龜裂現(xiàn)象的引出線要及時(shí)進(jìn)行更換或?qū)θ嘁鼍€加裝絕緣套管，對(duì)定子老化的部位要浸環(huán)氧樹脂漆，對(duì)更換后的引出線或端部連線要進(jìn)行加固，在清掃擦拭定子線圈時(shí)，要合理使用清洗劑，不能大面積地噴灑、沖刷，以防所含水份滲透到局部破損的絕緣中，降低絕緣強(qiáng)度，要用白布沾清洗劑進(jìn)行

擦拭。

3.5 通過技術(shù)改造等手段，提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可靠性

改造雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的監(jiān)視回路和保護(hù)裝置。27PA、B及4P甲、乙?guī)捷斔蜋C(jī)為雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)上述設(shè)備兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)監(jiān)視表計(jì)、保護(hù)裝置均共用一套，應(yīng)分別裝設(shè)兩套監(jiān)測(cè)表計(jì)，以便監(jiān)視各電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題便于及時(shí)處理。兩臺(tái)電機(jī)還應(yīng)單獨(dú)配置保護(hù)裝置，不宜共用一套，以提高電動(dòng)機(jī)保護(hù)的靈敏度與可靠性。

對(duì)于容量較大的電動(dòng)機(jī)，加裝軟啟動(dòng)器或變頻器等裝置，由于上述裝置具有良好的軟啟動(dòng)特性，減少了電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)所受的沖擊。同時(shí)由于變頻器具有優(yōu)良的保護(hù)性能，對(duì)電機(jī)能夠加以保護(hù)，防止燒毀。

輸煤系統(tǒng)95%以上的低壓電動(dòng)機(jī)都是△形接線。若電動(dòng)機(jī)電源缺相，根據(jù)計(jì)算分析，在負(fù)載率β為50%～58%時(shí)，電動(dòng)機(jī)的線路電流小于電動(dòng)機(jī)的額定電流，而有一相繞組電流卻大于電動(dòng)機(jī)額定相電流（繞組電流），此時(shí)普通的熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)繞組將過熱，所以普通三極熱繼電器對(duì)△接電動(dòng)機(jī)在負(fù)載率β為50%～58%時(shí)保護(hù)有死區(qū)?，F(xiàn)輸煤系統(tǒng)△接電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)應(yīng)用普通熱繼電器還較普遍，利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，合理選型，將其改造為帶專用斷相保護(hù)功能的熱繼電器，這樣便會(huì)消除保護(hù)死區(qū)，有效地防止電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行，更好地保護(hù)電動(dòng)機(jī)。

4 結(jié)語

由于電動(dòng)機(jī)在輸煤系統(tǒng)所處的重要位置以及對(duì)電動(dòng)機(jī)易燒損的原因分析，只要我們根據(jù)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)對(duì)其科學(xué)、合理地使用以及正確的檢修、監(jiān)測(cè)與維護(hù)，就能有效地避免電動(dòng)機(jī)燒損事故的發(fā)生，從而保證輸煤設(shè)備安全

運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 高懷明.三相交流異步電動(dòng)機(jī)故障原因剖析[J].機(jī)電

信息，2012，（6）.

作者簡(jiǎn)介：王景虎（1977—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司工程師；徐東方（1975—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司工程師。