水泥廠大型10KV高壓電機(jī)故障分析及解決對(duì)策
2021-03-10冀東水泥(煙臺(tái))有限責(zé)任公司
某公司5 000t/d熟料生產(chǎn)線配置2臺(tái)JLMS46.4原料立磨綜合臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 315t/h以上，內(nèi)置籠形轉(zhuǎn)子選粉機(jī)，4個(gè)錐形輥?zhàn)优c磨盤配合破碎、研磨工作，主傳動(dòng)為2 600kW繞線型高壓進(jìn)線10kV電機(jī)；水泥φ4.8m×9.5m滑履管磨配套主傳動(dòng)為3 550kW高壓電機(jī)。生產(chǎn)過程中曾經(jīng)出現(xiàn)過電機(jī)電流異常波動(dòng)、或進(jìn)線高壓柜數(shù)字式綜合保護(hù)裝置報(bào)“本線路接地”電機(jī)保護(hù)跳停機(jī)以及出現(xiàn)電機(jī)軸承座密封內(nèi)漏油、總降110kV變電站消弧線圈控制系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作、轉(zhuǎn)子集電環(huán)導(dǎo)電螺桿崩斷等現(xiàn)象，經(jīng)研究排查分析后，針對(duì)各故障現(xiàn)象逐步分析解決了發(fā)生的問題，保證了設(shè)備生產(chǎn)正常運(yùn)行。
1 立磨配套設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)
（1）原料立磨型號(hào)JLMS46.4，磨盤直徑4 600mm，轉(zhuǎn)速27.1r/min。
減速機(jī)型號(hào)J L P 2 50 G，輸入功率2 6 0 0kW，速比i=36.585∶1。
主電機(jī)型號(hào)YRKK800_6，額定功率2 600kW，轉(zhuǎn)速992r/min。
定子電壓10kV電流182A，轉(zhuǎn)子電壓2 450V，電流651A。
絕緣等級(jí)F，防護(hù)等級(jí)IP54/IP23，冷卻方式IC611。
配套液體電阻起動(dòng)器型號(hào)WYQ6-3CRX。
（2）水 泥 B 線φ 4.8m×9.5m滑履管磨主電機(jī)YRKK900_8，額定功率3 550kW，定子電壓10kV電流253A；轉(zhuǎn)子電壓2 450V電流 928A。
2 電機(jī)故障分析及解決措施
2.1 立磨電機(jī)運(yùn)行電流異常波動(dòng)
原料A磨機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行中突然出現(xiàn)電機(jī)電流異常波動(dòng)，而且波動(dòng)范圍在125A～210A較大（正常情況電流波動(dòng)范圍在135A～165A，波動(dòng)寬度范圍操作控制在±10A左右），停止向磨機(jī)內(nèi)供料，分別采取從工藝操作、機(jī)械設(shè)備及液壓控制系統(tǒng)、電機(jī)電氣線路控制系統(tǒng)等三個(gè)方面分別查找原因。檢查沒有發(fā)現(xiàn)入磨風(fēng)溫、風(fēng)量、研磨壓力、擋料圈高度、料層粒度和厚度等工藝操作異常變化；進(jìn)一步檢查也沒有發(fā)現(xiàn)磨內(nèi)進(jìn)入金屬異物、機(jī)械設(shè)備零部件損壞和各磨輥液壓系統(tǒng)異常情況。操作磨輥抬起，電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)空載運(yùn)行電流在40A～100A左右波動(dòng)范圍很大，正常應(yīng)該空載運(yùn)行電流穩(wěn)定在額定電流的1/3即60±1A左右。停機(jī)檢查后再次啟動(dòng)時(shí)電機(jī)發(fā)出沉悶聲，但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)。總降變電站消弧線圈柜報(bào)“母線接地”故障。逐步詳細(xì)檢查電氣線路控制系統(tǒng)和電機(jī)發(fā)現(xiàn)電機(jī)定子引出線絕緣層損壞，露出內(nèi)部銅線，其中有一根銅線崩斷導(dǎo)致三項(xiàng)U、V、W中只有U、V接通，其他項(xiàng)不通，電機(jī)啟動(dòng)不起來。
原因分析：電機(jī)引出線沒有與定子綁扎固定牢靠，電機(jī)運(yùn)行過程中，內(nèi)部冷卻循環(huán)風(fēng)吹動(dòng)引出線與定子金屬摩擦，導(dǎo)致定子線圈引出線絕緣層損壞絕緣性能降低，露出內(nèi)部破損部分銅線與定子有時(shí)瞬間搭接，導(dǎo)致瞬間對(duì)地泄漏電流增大，三項(xiàng)電流不平衡而引起電流異常波動(dòng)，屬于電機(jī)出廠時(shí)沒有把電機(jī)引線固定牢靠的質(zhì)量原因所致。
現(xiàn)場解決措施：
（1）現(xiàn)場拆除電機(jī)上蓋，檢查破損引出線，對(duì)于二根絕緣層損壞但銅線沒有斷裂問題的電纜采用絕緣套管做絕緣耐壓處理。
（2）對(duì)于銅線崩斷電纜，由于當(dāng)時(shí)沒有合適電纜，現(xiàn)場采取清理銅線崩斷部位，切掉銅線氧化部位，用銀焊條施工焊接崩斷銅線電纜，清理焊接毛刺，做好絕緣層保護(hù)，更換定子線圈引出線銅鼻子等附件。
（3）作好電纜絕緣保護(hù)措施并固定綁扎引出線，并做定子實(shí)驗(yàn)三項(xiàng)直流阻值0.42Ω相同，符合技術(shù)要求。
開啟電機(jī)后空載和工作帶負(fù)荷運(yùn)行電流平穩(wěn)正常，沒有異常聲音和過熱情況。通過采取上述措施快速恢復(fù)了電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，效果較好，保證了生產(chǎn)運(yùn)行。
另外，水泥磨也是同類故障原因，水泥B線滑履管磨運(yùn)行過程中，總降110kV變電站B線高壓柜綜合保護(hù)裝置提示“進(jìn)線接地保護(hù)”故障和消弧線圈控制柜系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)查，主電機(jī)引出線未進(jìn)行有效固定，導(dǎo)致定子線圈B相引出線絕緣層磨破損壞，露出內(nèi)部破損部分銅線引起變電站保護(hù)裝置報(bào)“進(jìn)線接地保護(hù)”故障和消弧線圈系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作。中控操作員得到信息及時(shí)停磨主電機(jī)，避免了一次高壓電機(jī)發(fā)生重大損壞事故?，F(xiàn)場更換三根引出線電纜，并重新制作引出線銅鼻子等附件，作好電纜絕緣保護(hù)措施并固定綁扎引出線，并做定子實(shí)驗(yàn)三項(xiàng)直流阻值0.31Ω相同，符合技術(shù)要求。開啟電機(jī)后空載和工作帶負(fù)荷運(yùn)行電流平穩(wěn)正常，沒有異常聲音和過熱情況。通過采取上述措施快速恢復(fù)了電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，效果較好，保證了生產(chǎn)安全運(yùn)行。
2.2 立磨運(yùn)行過程，主電機(jī)突然跳停機(jī)
原料B磨主電機(jī)運(yùn)行過程中突然跳停機(jī)，發(fā)現(xiàn)B磨進(jìn)線高壓柜綜合保護(hù)測控裝置報(bào)“本線路接地”故障跳停；主電機(jī)綜保報(bào)“非電量1動(dòng)作”故障。利用10kV高壓搖表檢測發(fā)現(xiàn)主電機(jī)定子繞組在升壓到7 000V時(shí)出現(xiàn)對(duì)地放電現(xiàn)象。遂決定將主電機(jī)開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷端轉(zhuǎn)子冷卻風(fēng)扇輪與裝配支撐固定兩個(gè)頂絲松動(dòng)、配合鍵松動(dòng)并輕微滾鍵、風(fēng)輪葉片鉚釘脫落，甩掉下葉片把錠子線圈切割刮壞，引起一匝線圈崩斷“放炮”。
原因分析：圖1為原料B磨運(yùn)行趨勢(shì)曲線。
從以上原料B磨停機(jī)前運(yùn)行趨勢(shì)曲線圖看，主電機(jī)沒有異常超負(fù)荷運(yùn)行，電流沒有超出額定182A運(yùn)行，研磨加載壓力控制在5.0～5.8MPa，減速機(jī)水平和垂直振動(dòng)值分別在4mm/s和3mm/s以下，電機(jī)軸瓦溫度在55℃～57℃，電機(jī)繞組溫度小于55℃運(yùn)行正常，證明生產(chǎn)運(yùn)行工藝操作正常，沒有違反工藝設(shè)備操作規(guī)程。
從電機(jī)定子繞組線圈圖2和轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉輪圖3損壞分析，主要是由于運(yùn)轉(zhuǎn)中負(fù)荷端轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉輪葉片鉚釘松動(dòng)和葉片從折彎處斷裂后脫落，甩掉下葉片沖擊切割線圈破損“放炮”崩斷，導(dǎo)致進(jìn)線高壓柜綜合保護(hù)測控裝置報(bào)“本線路接地”故障跳停。另外，檢查發(fā)現(xiàn)非負(fù)荷端轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉輪葉片折彎處也有開裂，雖然未完全斷裂脫落但也存在嚴(yán)重制造質(zhì)量安全隱患。
解決主要措施：（1）解體檢查并高壓清洗定子鐵心油污等，更換同規(guī)格新線圈及測溫電阻見圖4，按照工藝技術(shù)要求浸漆“F級(jí)”、烘干。（2）制作轉(zhuǎn)子負(fù)荷端風(fēng)扇葉輪并安裝在軸支撐座上，葉輪和軸支撐座除采取鍵連接固定外，另外，采取增加兩個(gè)位置用M12頂絲使葉輪輪轂與支撐座固定牢靠防止松動(dòng)。（3）高壓清洗轉(zhuǎn)子除灰和污垢、浸漆“F級(jí)”、烘干。（4）檢查轉(zhuǎn)子非負(fù)荷端風(fēng)扇葉輪葉片折彎處有開裂的見圖5，全部采取焊接葉片折彎拐角方式，防止再發(fā)生斷裂脫落。（5）轉(zhuǎn)子組做動(dòng)平衡達(dá)到G1.0。（6）組裝轉(zhuǎn)子與定子，檢查軸與滑動(dòng)軸承配合間隙和接觸面積達(dá)到技術(shù)要求，修復(fù)滑環(huán)表面光潔度與碳刷接觸良好。（7）按照技術(shù)要求做好高壓電機(jī)各種絕緣、耐壓、泄露等實(shí)驗(yàn)。
2.3 電機(jī)軸承瓦座密封內(nèi)部漏油
打開電機(jī)軸承瓦座前后端蓋，發(fā)現(xiàn)電機(jī)底部和線圈上有油污，主要原因是（1）原始電機(jī)軸承座迷宮密封回油管安裝時(shí)，膠管與鐵管絲頭連接金屬卡箍沒有緊固牢靠，導(dǎo)致膠管熱脹冷縮時(shí)松動(dòng)掉下，見圖6漏油并隨循環(huán)冷卻風(fēng)飛濺到繞組線圈上。（2）密封回油膠管老化，出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致滲油至電機(jī)內(nèi)部。（3）電機(jī)軸承座密封回油孔（管）進(jìn)入油泥或雜物堵塞，導(dǎo)致多余潤滑油從軸頭密封處漏出。（4）軸瓦浮動(dòng)式迷宮密封油封破裂漏油。
解決措施：（1）定期檢查緊固油管卡箍牢靠。（2）定期檢查更換老化開裂油管。（3）清理回油管油污及雜物等，保證回油管路暢通干凈。（4）更換磨損或破裂的軸瓦浮動(dòng)迷宮密封油封件見圖7。
目前，大型高壓軸瓦電機(jī)端蓋式軸承座普遍存在內(nèi)漏油情況，因而電機(jī)線圈受油污腐蝕燒損的情況時(shí)有發(fā)生，這類事故大多數(shù)發(fā)生的部位基本集中在電機(jī)定子槽口、繞組端部和繞組引線的位置。主要分析是漏入油污粘附在線圈上，對(duì)線圈主絕緣溶解浸蝕，使主絕緣與導(dǎo)線分層，線圈整體絕緣強(qiáng)度降低；繞組引出線受油污浸泡絕緣皮鼓脹老化，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致電機(jī)定子繞組相間短路、接地短路等故障。
2.4 水泥B線φ4.8m×9.5m滑履管磨配套主傳動(dòng)為3 550kW高壓電機(jī)啟動(dòng)不起來
經(jīng)查主電機(jī)高壓控制柜綜合保護(hù)測控裝置報(bào)“過流速斷”保護(hù)動(dòng)作（設(shè)定電流速斷高值16.88，低值12.66），開不起來電機(jī)。原因分析：現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)主電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)導(dǎo)電螺桿、絕緣套、墊圈與δ4mm半圓銅排板通過1個(gè)M16螺母連接緊固方式，導(dǎo)電螺桿通電受熱膨脹后，與半圓銅排板固定不牢靠發(fā)生相對(duì)松動(dòng)，產(chǎn)生放電弧光崩斷放炮，集電環(huán)導(dǎo)電螺桿損壞見圖8，導(dǎo)致高壓控制柜“過流速斷”保護(hù)動(dòng)作，開不起來電機(jī)。半圓銅排板與固定導(dǎo)電螺桿采用單側(cè)螺母緊固效果存在松動(dòng)隱患，屬于電機(jī)制造安裝質(zhì)量問題。
現(xiàn)場解決措施：（1）檢查電機(jī)轉(zhuǎn)子三相直流阻值相同18mΩ，說明轉(zhuǎn)子沒有其他損傷。（2）清理各部位產(chǎn)生的碳黑和弧光金屬渣。（3）更換弧光崩斷的2件半圓銅排板和4根導(dǎo)電螺桿。（4）按照轉(zhuǎn)子集電環(huán)導(dǎo)電螺桿、絕緣套、墊圈M16螺母與δ6mm半圓銅排板順序組裝后，再通過M16螺母連接方式，分別固定3塊半圓銅排板，這樣，每塊半圓銅排板兩側(cè)分別改進(jìn)為由兩個(gè)螺母緊固，修復(fù)見圖9，防止半圓銅排板與固定導(dǎo)電螺桿之間發(fā)生松動(dòng)。然后分別每塊銅排板再固定兩根轉(zhuǎn)子引出線電纜，并用兩片防松墊片鎖緊連接螺母。
3 結(jié) 語
大型高壓電機(jī)是水泥生產(chǎn)線重要電氣設(shè)備，體積、重量較大，價(jià)格昂貴，拆裝維修困難，一旦發(fā)生故障停機(jī)時(shí)間較長，如在市場銷售旺季會(huì)影響水泥生產(chǎn)和銷售經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，產(chǎn)生較高維修費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)損失，從以上電機(jī)故障診斷分析，通過有針對(duì)性采取措施，實(shí)施后效果良好，保證了高壓電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。雖然是國內(nèi)重點(diǎn)大型電機(jī)股份公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，但也會(huì)存在制造、安裝等這樣或那樣的不應(yīng)該發(fā)生的問題，也應(yīng)吸取教訓(xùn)引以為誡，避免發(fā)生類似故障。
（1）大型高壓電機(jī)進(jìn)廠時(shí)，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收質(zhì)量，一定要檢查電機(jī)定子繞組引線電纜是否固定牢靠，同時(shí)，再線已經(jīng)運(yùn)行電機(jī)，利用檢修保養(yǎng)時(shí)機(jī)除要做預(yù)防性試驗(yàn)外，也要檢查引線電纜是否松動(dòng)和破損異常，一定要固定牢靠安全。
（2）大型高壓電機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉輪應(yīng)優(yōu)先選取葉片與前后盤焊接固定形式比較安全可靠。葉片鉚接方式容易出現(xiàn)鉚釘與孔配合松動(dòng)脫落，同時(shí)2～3mm厚度較薄鋼板葉片折彎后存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，容易出現(xiàn)開裂缺陷。對(duì)于生產(chǎn)線已經(jīng)安裝使用電機(jī)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉輪葉片鉚接方式的，要定期檢查鉚釘與孔配合是否松動(dòng)脫落和葉片開裂，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決處理，避免發(fā)生設(shè)備故障或事故。
（3）電機(jī)滑動(dòng)軸承采用稀油潤滑時(shí)，軸承座迷宮密封回油膠管設(shè)計(jì)安裝時(shí)，要優(yōu)先選用強(qiáng)度較高彈性好的帶有鋼絲透明膠管為主，強(qiáng)度高且檢查回油比較直觀；黑橡膠管受油浸泡后容易老化出現(xiàn)龜裂滲油，不透明檢查不方便，一定要定期檢查固定回油膠管卡箍牢靠性。
（4）高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)上固定導(dǎo)電螺桿與轉(zhuǎn)子引出線半圓銅排板之間采取2個(gè)螺母緊固防止發(fā)生松動(dòng)。然后分別每塊銅排板再固定2根轉(zhuǎn)子引出線電纜，并用2片防松墊片鎖緊連接螺母。定期6個(gè)月利用檢修時(shí)機(jī)檢查連接螺母緊固情況，防止發(fā)生設(shè)備故障。
（5）加強(qiáng)大型高壓電機(jī)管理，除加強(qiáng)日常巡檢維護(hù)外，檢查油位不要高于油鏡刻度上限，供油壓力不要高于0.15MPa，主要是保證潤滑供油量要求。檢修消除軸瓦和油管路振動(dòng)，清理呼吸帽，防止漏油，同時(shí)，檢查軸承座排污孔觀察漏油量，及時(shí)判斷更換軸瓦磨損的密封件。建立定期6個(gè)月檢查保養(yǎng)制度，對(duì)電流、電壓、溫度、振動(dòng)、絕緣阻值、聲音等運(yùn)行實(shí)際記錄與歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)比較分析，總結(jié)原因，及時(shí)解決故障隱患，保證大型高壓電機(jī)在生產(chǎn)線上安全穩(wěn)定運(yùn)行。
來源：《中國水泥》2015年11期