范孟湘

(大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司三門峽項(xiàng)目部，河南 陜縣 472100)

0 引言

高壓電動(dòng)機(jī)是發(fā)電廠的重要電氣設(shè)備之一，由于高壓電動(dòng)機(jī)具有額定電壓高、功率大、應(yīng)用范圍廣、所帶負(fù)荷重要等特點(diǎn)，往往運(yùn)行中一旦出現(xiàn)故障，會(huì)對發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行造成很大影響，甚至造成非計(jì)劃停機(jī)等嚴(yán)重后果[1]。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中損壞的原因與出廠質(zhì)量、運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行情況、日常檢修維護(hù)、使用時(shí)間等有直接關(guān)系[2-3]。本文對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子故障及維護(hù)進(jìn)行分析，僅供處理故障時(shí)參考。

1 大型高壓電機(jī)檢修存在的問題

在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)冷卻風(fēng)罩與電機(jī)結(jié)合面處向外冒煙，運(yùn)行人員聯(lián)系緊急停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)。對風(fēng)機(jī)、電機(jī)軸承溫度、振動(dòng)、線圈溫度、電流等歷史參數(shù)調(diào)閱和比對分析，均未發(fā)現(xiàn)異常。對電機(jī)驅(qū)動(dòng)端、非驅(qū)動(dòng)端軸瓦進(jìn)行解體檢查未見異常，打開電機(jī)前后端蓋及定子頂部蓋板檢查電機(jī)內(nèi)部鐵芯、線圈等未見明顯異常。測量電機(jī)絕緣、直阻測量合格，電機(jī)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)合格，某發(fā)電廠增壓風(fēng)機(jī)主要參數(shù)見表1。

為進(jìn)一步查找故障原因，決定進(jìn)行對電機(jī)進(jìn)行抽轉(zhuǎn)子檢查。由于升壓風(fēng)機(jī)電機(jī)自重39 730 kg，頂部檢修葫蘆最大起重量為16 t。風(fēng)機(jī)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子受到限制，據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，需采用拉電機(jī)定子的方案進(jìn)行檢修[4]。具體方法如下。

在電機(jī)風(fēng)葉端基座處安裝2根#30工字鋼加長基座，長度為4 000 mm，寬度為308 mm。2根工字鋼之間用#10槽鋼連接加固，并將加長基座用水平尺找平、找正，并在末端焊接2只吊環(huán)，用于將電機(jī)外殼向后移動(dòng)。在工字鋼上平面焊接上寬60 mm厚5 mm的扁鋼，并涂抹黃油，利于電機(jī)定子外殼順利向后滑動(dòng)。將對輪端用鋼架固定，后端將外風(fēng)葉輪轂拆除。選用φ325×10厚壁無縫鋼管，且對管口加固，套于風(fēng)葉軸上。形成加長軸。在加長軸末端用鋼支架固定，翻出軸瓦。拆掉前軸承端蓋放于對輪支座處固定。將內(nèi)風(fēng)扇葉輪拆除，固定在電機(jī)殼內(nèi)，防止碰傷繞組。拔出電機(jī)定位銷，拆掉固定螺釘。在加長基座末端吊環(huán)處掛上2只5 t手拉葫蘆，并連接電機(jī)外殼，緩慢拉動(dòng)電機(jī)外殼，并注意保持平衡，動(dòng)靜氣隙。檢查修理后,利用原基座起重點(diǎn),拉回電機(jī)外殼,觀察定位銷孔,就位后,安裝風(fēng)葉,端蓋,回裝軸承,調(diào)整氣隙中心,恢復(fù)電機(jī)原始狀態(tài)。

表1 某發(fā)電廠增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)主要參數(shù)

電機(jī)解體后檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子中間段部位有摩擦掃膛痕跡，定子膛內(nèi)七點(diǎn)鐘方向部位摩擦痕跡較重。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子有2根鼠籠條從端部與短路環(huán)聯(lián)接焊縫有開焊現(xiàn)象，并有松動(dòng)；定子鐵心與機(jī)殼焊接位置開焊4處；轉(zhuǎn)子鐵心緊固螺絲開焊6處，鐵心與支撐筋有開焊現(xiàn)象，掃膛部位通風(fēng)槽堵塞。轉(zhuǎn)子鐵心用百分表測量發(fā)現(xiàn)，掃膛部位通風(fēng)槽堵塞，大部分鐵心有膨脹突出(以下簡稱膨出)現(xiàn)象，如圖1所示。掃膛部位膨出最大2.2 mm，未掃膛部位膨出在0.8～1.3 mm之間。經(jīng)測量，線圈絕緣、直阻合格。定子鐵心溫升試驗(yàn)結(jié)果：溫升15 ℃，溫差45 ℃，最高溫度80 ℃(磨損部位)，最低溫度35 ℃(正常部位)，嚴(yán)重不合格。

2 電機(jī)轉(zhuǎn)子故障原因分析

對電機(jī)的解體詳細(xì)檢查，電機(jī)異常的原因如下。

圖1 某高壓電機(jī)鐵芯膨脹突出故障

(1)直接原因是電機(jī)轉(zhuǎn)子鼠籠條端部、加強(qiáng)筋開焊，電機(jī)轉(zhuǎn)子存在較大彎曲，電機(jī)中間部位氣隙超差，電機(jī)運(yùn)行過程中鐵芯逐步松動(dòng)、造成螺絲開焊，鐵心膨出，膨出(轉(zhuǎn)子鐵芯中間部位膨出最大2.2 mm)超出定轉(zhuǎn)子鐵心間隙時(shí)，發(fā)生定、轉(zhuǎn)子掃膛故障。

(2)電機(jī)轉(zhuǎn)子在制造過程中存在工藝缺陷，轉(zhuǎn)子鐵芯與內(nèi)部加強(qiáng)筋只在轉(zhuǎn)子兩端焊接，中間部位沒有焊接，轉(zhuǎn)子大部分鐵心有膨出現(xiàn)象。

(3)高壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁，其啟動(dòng)電流是籠條額定工作電流的數(shù)倍。電流熱效應(yīng)使籠條迅速發(fā)熱，使其機(jī)械強(qiáng)度下降，導(dǎo)致籠條斷裂。

(4)增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯質(zhì)量12 t，由于剛性的因素，轉(zhuǎn)子中間部位是薄弱部位，有下沉的可能。

3 解決措施與效果

對電機(jī)定子鐵芯與機(jī)殼結(jié)合處補(bǔ)焊，電機(jī)定子鐵芯與機(jī)殼結(jié)合處全部進(jìn)行焊接(之前只有點(diǎn)焊并未滿焊)，保證電機(jī)定子鐵芯與機(jī)殼接觸牢固；電機(jī)通風(fēng)槽修復(fù)及清洗烘干；確定好電機(jī)轉(zhuǎn)子尺寸，利用車床將電機(jī)轉(zhuǎn)子膨出部位鐵芯車削加工處理，將轉(zhuǎn)子鼠籠條補(bǔ)焊，轉(zhuǎn)子鼠籠條兩端開焊處加固；固定螺絲進(jìn)行補(bǔ)焊加固；驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端軸瓦修復(fù)，轉(zhuǎn)子鐵芯與支撐筋全部加固焊接，定、轉(zhuǎn)子清洗烘干；真空壓力浸漆。

轉(zhuǎn)子彎曲度檢查；轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)初始不平衡量首端56 g，末端69 g，動(dòng)平衡試驗(yàn)剩余不平衡量首端8 g，末端9 g；定轉(zhuǎn)子鐵芯酸洗處理；溫升試驗(yàn)；定、轉(zhuǎn)子噴高阻絕緣覆蓋漆；定子線圈耐壓9 kV試驗(yàn)通過，直流泄漏合格，整體回裝。直流電阻測量值符合相關(guān)要求，電機(jī)空載試運(yùn)合格，帶負(fù)荷投運(yùn)正常。

4 防止電機(jī)轉(zhuǎn)子膨出故障的檢查

(1)為了避免運(yùn)行中轉(zhuǎn)子與定子摩擦，必須定期檢查電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙(電動(dòng)機(jī)兩端端蓋各有3個(gè)測量孔)，最大氣隙與最小氣隙之差與平均值之差不應(yīng)大于平均值的±5%(3 mm以上)。

(2)檢查出線盒的密封是否良好，發(fā)現(xiàn)密封膠圈、密封墊老化應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換；定期檢查電源電纜在出線盒入口處是否固定牢固，無晃動(dòng)磨損現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)固定不牢的應(yīng)及時(shí)加固；定期檢查電源電纜接頭或接線柱接觸是否緊固，電纜接頭和接線處是否有燒傷現(xiàn)象，出現(xiàn)以上現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)停運(yùn)檢查和更換。

(3)焊接轉(zhuǎn)子使用成型裸銅導(dǎo)體，籠條兩端與裸銅端環(huán)焊接形成繞組回路。籠條的截面分為圓形、矩形、楔形等各種形式，籠條端環(huán)采用鉆孔后與對應(yīng)銅條焊接。有些電動(dòng)機(jī)沒有鉆孔，只是表面進(jìn)行焊接，這種工藝特別容易因應(yīng)力、電磁力等其他外作用力產(chǎn)生裂縫。對于兩極高速電機(jī)，由于籠條端環(huán)不是整體銅料制成，易造成焊接不良，在正常使用中受熱應(yīng)力易造成籠條端部開裂。開裂后，開裂部分甩出會(huì)刮傷電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣層，造成相間內(nèi)部短路或內(nèi)部對地短路。鼠龍條斷裂一般發(fā)生在伸出轉(zhuǎn)子鐵芯端部靠近籠條端環(huán)焊接處。開裂的一般原因是長時(shí)間受熱力和電磁力而產(chǎn)生疲勞損傷。

根據(jù)上述故障原因，可采用的方法為：檢查籠型電機(jī)轉(zhuǎn)子是否有過熱、磨損、斷條、斷環(huán)現(xiàn)象，合格標(biāo)準(zhǔn)為轉(zhuǎn)子鐵芯無過熱，變色，磨損，燒傷，銹蝕等現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子鐵芯壓接良好，壓鐵無開焊現(xiàn)象，鼠籠條及短路環(huán)無裂紋及斷條現(xiàn)象；檢查轉(zhuǎn)子風(fēng)扇、通風(fēng)孔、本體、平衡塊等有無斷裂、磨損、松動(dòng)等情況；檢查轉(zhuǎn)子軸徑、軸承室同軸承的公差尺寸及配合情況；檢查轉(zhuǎn)子是否有彎曲變形現(xiàn)象。還要進(jìn)行轉(zhuǎn)子外圓及同心度檢測，轉(zhuǎn)子各部位緊固檢查，焊接檢查做探傷試驗(yàn)。必要時(shí)轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡校驗(yàn)。每次電機(jī)大修時(shí)檢查電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部加強(qiáng)筋焊口，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊，對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行彎曲度檢查，應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論

電動(dòng)機(jī)損壞主要是日常維護(hù)不到位、檢修不仔細(xì)和電動(dòng)機(jī)制造缺陷等原因造成的，只要進(jìn)行全面分析，制定相應(yīng)的措施，加強(qiáng)電機(jī)的日常管理，使用正確方法修復(fù)電動(dòng)機(jī)，才能保證電動(dòng)機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

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