高压电动机使用中应关注的几个问题

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　　摘要: 随着现代化水泥工业生产规模增大，生产设备越来越大型化，拖动电动机的功率也越来越大。水泥行业生产过程的特点为长周期运行，现代化大型水泥企业年运转率都超过90%以上，这样就必须有高质量的、可靠的电气设备保证其生产过程的连续性，一旦故障停机就会造成巨大的经济损失。特别是大型高压电动机，一般都拖动球磨机、回转窑、风机等重载启动设备，对其制造质量和使用要求都很高，必须正确的安装、使用、维护、保养，才能保证长周期的运转。本文结合水泥企业生产的特点谈一谈6kV高压电动机在使用中应关注的几个问题。
" K& l7 J' f0 A3 X　　1高压电动机质量
- q5 O/ i7 j  R- U' y' Q　　在水泥生产线上使用的高压电动机从几百千瓦到几千千瓦，特别是在大型干法水泥生产线使用的较多，一条大型水泥生产线装机容量中有三分之二容量均为高压电动机。我公司是1978年引进的3000t/d全套干法水泥生产线，后又经过技术改造为3500t/d，所以应用的国内外高压电动机很多，在我们使用过程中，遇到很多质量问题，对生产过程造成了较大的影响。1.1引线、接头等焊接部位问题电动机制造过程或维修中，虚焊、焊不透等问题会造成电动机在运行中焊点脱焊，造成焊接部位接触电阻大，通电发热使焊锡熔化后，在脱焊部位引起火花闪络烧毁电动机线圈。这种问题大多出现在转子线圈插入式绕组导条的并头套、定转子引线、接线端子等需要用锡焊的部位。我厂发生过固定电动机定子的铆钉与机壳脱落后，定子铁芯转动一个角度而烧毁电动机事故。因此有必要在订购电动机合同中，对所有需要焊接的部位提出用银焊、磷铜焊或者其它特殊焊接要求，以免出现类似事故。1.2轴承问题在较大型电动机上多采用滑动式轴承结构。在多年的使用中，我们感到滑动式轴承结构虽然有好处，但在使用和维护上比滚动式轴承要麻烦，特别是在生产运行周期较长的情况下，滑动式轴承要经常补充稀油，还要定期研磨轴瓦，安装时还要控制轴瓦的间隙，处理不好还会出现渗油、漏油等问题。而滚动式轴承只要定期用油枪补充润滑脂就可以了，出现问题只需更换，维护工作量较校我们在煤磨800kW开启式滑动式轴承结构电动机的改造上，就要求供应商更改轴承结构，将其改为全密封滚动式轴承，避免了原来在安装找正和维护上的麻烦，也避免了因粉尘进入造成的问题，效果比较满意。高压电动机设计中，一般选用大游隙的C3类轴承，较大型电动机还有的选用C4类游隙。我们在使用过程中发现有的轴承内圈表面有点状磨蚀现象，这主要是因转子轴电流引起的，转子在交变磁场中，感应电压产生涡流，感应电流由转子轴经过轴承再经过电动机外壳接地后，轴承内会出现电火花烧蚀产生点状凹坑，从而造成轴承振动、磨损故障，严重的会造成定、转子摩擦扫膛事故。我们在电动机转子联轴节上加装一个碳刷，刷握固定在电动机端盖上，将轴电流直接接地，可以减少或避免这种故障的发生。另外轴承供货渠道一定要可靠，免得用了以旧翻新的伪劣轴承造成使用上的麻烦。再则，轴承的润滑油不可混用，一定按照技术说明书中要求的润滑油牌号给轴承加油，否则也会造成轴承的损坏。1.3绝缘处理问题高压绕线式电动机的转子、集电环及引线上出现绝缘故障较多，虽然转子相对于定子来说，电压要低得多，但在耐潮性、绝缘材料等级的使用上，如果质量有问题也会存在隐患。常见的有由于转子引线的固定不牢靠，造成绝缘包扎松动，在转子旋转过程中绝缘材料磨损使其对地短路；集电环三相之间隔离绝缘套管由于松动磨穿造成相间短路。1.4槽楔子问题在高压电动机制造过程中，有的由于未采用真空浸漆工艺，在定子铁芯线圈槽中槽满率不高，造成线圈在铁芯槽内受电磁力作用而振动，使槽楔子振动脱落，从而引起事故。目前国内有的采用新型导磁材料制作槽楔，
　　虽然在改善电动机特性和节能方面效果比较明显，但是在使用中也会出现此类问题。如我公司使用的3台同型号1250kW鼠笼型电动机磁性槽楔子中的金属丝全部脱离槽楔弹出后，塞满定、转子气隙导致电动机抱死而全部烧毁，并引起开关柜爆炸事故，造成重大损失。因此要慎重选用这类结构的高压电动机。1.5电动机的冷却问题大型高压电动机都设计有冷却装置，有水冷却、风冷却装置等，一般水冷却电动机的冷却器都放在电动机的顶部，由于冷却水内都含有杂质，冷却器的热交换毛细管内会产生结垢堵塞毛细管，影响电动机的冷却效果，用化学清洗剂清洗水垢时，会将毛细管腐蚀，所以清洗后必须检查，确认无漏水。如果冷却水进入电动机内破坏绝缘，会引起相间、接地短路烧毁电动机事故。而风冷却电动机在运行和检修过程中，冷却风扇叶片会发生变形，造成运行中产生振动而损坏电动机事故，所以必须要注意。
　　2电动机产品的选型
6 k: P4 u$ e4 W; a5 s　　2.1如何选用国产与进口电动机国产电动机与国外产品相比，最明显的差别就是电动机的体积、发热量、额定电流要偏大，且过载能力也较差，这说明电动机的无功损耗较大，这主要体现在所使用的电磁线、矽钢片电磁性材料性能的差别上。由于体积规格不同，在互换性上也造成一定的麻烦，这主要体现在安装尺寸和负荷端的轴长不同，造成电动机底座和联轴节重新加工才能使用。因此在选用电动机时，一是考虑经济性，再则考虑实用性及必要性。根据我们多年使用日本、德国等产品的经验，进口产品不管是在制造工艺还是性能上都优于国内产品，特别是大型高压电动机。我们在订购1台2000kW绕线式异步电动机时作过一些调研，国内几家制造商可以生产2000kW以上容量的绕线式异步电动机，但是业绩不多，最后我们还是决定选购原进口国家产品。我们使用的1台4200kW绕线式异步电动机为德国生产，供应商承诺可使用20到50年，而国内所有的电动机制造商在订购合同时，保质期只有1年，技术说明书中也无关于设计寿命的说明。大型高压电动机一旦损坏，修理周期长，费用也非常高，而且还要停产待修，损失非常大。我们认为在关键工序使用的大型高压电动机应选用进口产品，以确保使用的长期可靠性，且可以不必订购备用品。对于修理周期短、容量较小的高压电动机可选购国内产品并可储备少量备件。2.2根据负载特点进行合理匹配目前水泥行业规模及设备向着大型化、长周期运行方面发展，针对拖动设备的类型和场合，一般在设计上考虑拖动电动机负载合理匹配、经济效益性，防止大马拉小车造成不必要的电能浪费。一般来说电动机在其90%负载的情况下，再配置比较合理的启动设备运行就比较经济。球磨机、回转窑等设备需要根据负载力矩的差异选用不同类型的电动机，像重载启动的设备要选用绕线式电动机，以增加启动力矩。若由于产量提高而需要更换电动机时，在其它技术改造中，必须经过充分论证，设计时应考虑尽量利用原电动机，确有必要再更换，以免造成旧电动机闲置、资源浪费。2.3根据使用的场合来选用不同的防护等级尽管现代化水泥生产工艺线环保设备很完备，但根据行业生产的特点，在水泥工艺生产线上还要选用防护等级较高的产品，如国产J系列型号的电动机多为开启式，尽管其散热性较好，绝缘等级为B级，造价较低，但在使用中由于电动机内部极易积淀灰尘，造成散热不良，而且由于灰尘颗粒的磨损使定、转子的绝缘损坏，已不适合应用在现常我厂出现过类似事故后，逐步选用Y系列防护等级较高的产品。目前Y系列电动机有多种防护等级，其设计性能、节能效果都优于J系列产品，防护等级有IP24、IP44、IP54、IP55，可根据电动机使用的场合来选用不同的防护等级的产品，以减少事故的发生。
　　3使用维护
　　3.1应用诊断技术设备状态监测技术运用计算机进行在线监测分析和诊断设备的动态运行状况，可解决设备在设计、制造、安装过程中的“先天不足”，又可发现解决在运行中的“后天故障”，利用一些系统性理论，比如专家系统、模糊系统等进行故障诊断。这些系统技术还可以进行远程通讯检测，实现网络化功能，这项技术应用在大型化、自动化水泥生产线上更体现了其优越性，对设备的润滑、温度、振动、噪声等物理参数长期跟踪检测，预测设备运行状态、趋势，可及早做出正确的识别和制定检修方案计划，防患于未然。我们运用该项技术，对已经运行了20年的拖动生料磨的4200kW绕线式异步电动机负荷端轴承进行诊断和监测，在解体电动机更换该轴承时证明了分析诊断的结果和实际损坏状况相吻合，使其达到了把握临界最佳检修时机的目的，并在我厂其他大型设备的监测上也发挥了比较理想的效果，达到了降低维修成本，避免事故发生，减少事故停机，保证设备安全、稳定、可靠、长周期、满负荷优质运行的效果。3.2定期进行预防性测试根据电气设备维护的有关规程，高压电动机的预防性测试，包括线圈直流电阻值、绝缘材料交直流电压的耐压值的测试非常重要。电动机在运行过程中，其绝缘材料会随着运行周期、工况变化而逐步老化，因此测量各相线圈的直流阻值是否平衡，以便发现线圈匝间、相间有无短路，焊接点、接头部位有无缺陷发热问题。除了通过状态监测以外，再通过这些预防性测试，以此发现电动机本身存在的静态事故隐患，以便将这些易造成重大毁坏性事故的问题消灭在萌芽状态，避免造成更大的经济损失，这一项工作非常重要，每年均应定期安排。3.3定期校验各类继电器保护设定值由于水泥生产工艺线一旦运行，停机检修周期一般都要超过半年以上，在此运行周期内，必须保证高压电动机的安全稳定运行，各类继电器保护值必须灵、准、稳，继电器的内部元件也会因出现老化使设定值漂移或失灵，一旦保护值失灵也会造成恶性事故，如越级跳闸造成大面积停电、损坏机械设备甚至烧毁高压电动机。现在有的水泥厂已经在配电室采用计算机进行检测控制，其技术性、可靠性程度更高，但是目前大多数还是采用继电器保护，在企业经济效益较好的条件下，应推广应用先进的计算机检测控制技术，保证电气设备长期安全运行。3.4对大修方案的认识大型高压电动机的大修方案必须要经过论证和对修理全过程的控制，针对损坏的部位和程度，制定合理经济的修理方案，切忌交给修理单位后就不再过问，对检修过程失去控制。除了制定的修理方案要切实可行，在修理的过程中对全过程也要跟踪监控，保证大修方案的落实，并可避免在大修后的试车中发生问题时分不清双方的责任，这样做的目的是保证大修后能一次试车成功，尽快使设备投入正常运行。3.5日常使用维护严格的按照高压电动机技术规程进行操作、维护和保养。根据我们的经验，进口电动机只要严格按照其技术规范使用，一般不会出现大的问题，而国产电动机除了按照技术说明书使用外，还应增加保养维护的频度，有时我们对有隐患的一些高压电动机一年要解体1～2次，造成人力物力的极大浪费。在维护、检修、装配、安装过程中严格按照技术规程进行，以免产生人为事故因素，我厂曾发生过将回转窑主电动机接错动力电源线而引起的重大事故。维修技术资料的归档、管理工作也非常重要，对大型电动机的使用过程进行动态管理，不能失控。
　　4关于高压电动机节能的问题
　　高压电动机在水泥生产线上装机容量较大，且属于电感性负载，无功功率损耗很大，在高压电动机和电力变压器装机容量之比中，电动机的无功损耗占所有无功损耗的70%左右，因此高压电动机的节能工作也必须视为大型水泥生产线重点管理工作之一。1)从高压电动机本身来说应选用功率因数高和机械效率高的产品，现在市场也出现了新型高效节能电动机，但是在低压电动机上应用的较多。高压电动机的铭牌中一般都标明功率因数为85%左右，功率因数低会造成很多问题，比如转差率增大、电动机过热等。电动机效率问题是不容忽视的，在计算电动机功率时必须将效率计算进去才能真实的反映电动机本身的输出功率。2)传统提高功率因数减少无功损耗的方法是安装电力补偿电容器，其投资少，见效快，维护简便。供电部门在对用户的用电考核中，专门考核用户的电网功率因数，对超过90%的用户给予奖励。电力电容器的安装，一种是集中式补偿，所有的电容器安装在专门设计的电容器室内，对配电室母排和线路进行补偿，便于管理、维护，但是对高压电动机本身无法补偿；第二种办法是机旁就地安装，直接与高压电动机联接进行补偿，或者安装在电动机开关柜内。采用哪种方法需视具体情况而定。3)其它节约电能的方法还有很多，如进相机的应用在国内已有很长时间，虽然节能效果较好，但是由于其本身也是旋转设备，对整流子等设备本身的维护工作量也较大。静止式进相器的特点是采用晶闸管交-交变频方式控制技术代替进相机对电动机的转子进行补偿，它综合了进相机和电力电容器的优点，应用在球磨机拖动电动机上效果很好，可降低单位能耗而节约电能。现在正在大量使用的变频器虽然也属节能产品，但是应用在需要频繁调速的设备上节能效果比较好，并非所有的电动机都可使用，而且高压变频器的一次性投资也很大。【MechNet】
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