火電廠輔機(jī)用電動(dòng)機(jī)故障的調(diào)查分析和預(yù)防方法
古今中外發(fā)電站的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，輔助設(shè)備的事故發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過主機(jī)，而且大多數(shù)是驅(qū)動(dòng)輔機(jī)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)發(fā)生了故障。為了解決這個(gè)問題，進(jìn)行了調(diào)查研究 和統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，只要采取正確的運(yùn)行維護(hù)方法、定期的進(jìn)行檢查和實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)診斷，就可以早期發(fā)現(xiàn)和消除事故隱患，防患于未然，從而可以減少停機(jī)停產(chǎn)損失和搶修費(fèi)用，以及延長(zhǎng)運(yùn)行壽命。實(shí)踐證明，采取這種措施的發(fā)電站從未再發(fā)生意外的和和非計(jì)劃停機(jī)事故。
【關(guān)鍵詞】 電站輔機(jī)； 電動(dòng)機(jī)； 故障； 預(yù)防方法
交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，量大面廣。一個(gè)國家的發(fā)電量，單是耗費(fèi)在電動(dòng)機(jī)上的，通常就有 65% 以上。一個(gè)普通的發(fā)電廠 ，就擁有1000多臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)，它們主要用于與發(fā)電站主機(jī)設(shè)備配套的輔機(jī)（如空氣壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、油泵、水泵、氣泵、閘門、閥門以及其它許多控制裝置等），而且多數(shù)屬于高電壓、大功率產(chǎn)品。電站用戶最為關(guān)心的是運(yùn)行可靠性和使用壽命。多次調(diào)查的結(jié)果表明，這類電動(dòng)機(jī)的平均壽命大約為25~30年。只要采取正確的運(yùn)行維護(hù)方法、定期的進(jìn)行檢查和實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)診斷，就可以早期發(fā)現(xiàn)和消除事故隱患，防患于未然，從而可以減少停機(jī)停產(chǎn)損失和搶修費(fèi)用，以及延長(zhǎng)運(yùn)行壽命。
1 故障部位及其原因
對(duì)80年代末期投運(yùn)、至今已運(yùn)行20 多年（已經(jīng)逼近電動(dòng)機(jī)平均壽命下限）的發(fā)電站輔機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了調(diào)查，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明：共有133臺(tái)電機(jī)發(fā)生了142起故障。
（1）故障發(fā)生的部位------主要是：定子線圈，引線；轉(zhuǎn)子線圈，籠條，滑環(huán)，引線 和主軸；軸承部件。其中，定子占38 % ，轉(zhuǎn)子占30 % 集電環(huán)占21 % ，軸承占11 % 。
（2）引起故障的原因--------主要有：絕緣老化，固定不牢，接觸松動(dòng)，吸濕，污損，熱漲，過載，負(fù)載不均，軸承缺陷，潤(rùn)滑不足，軸電流，地基下沉，制造維修不當(dāng)，保護(hù)裝置不靈，冷卻不足，維護(hù)不妥，進(jìn)水，異物混入，碰傷等。由于老化污損引起者占37 % ；由于過載，負(fù)載不均引起者占26 % ；由于軸承問題引起者占27 % ；由于維護(hù)不良（修理不當(dāng)，保護(hù)裝置有缺陷，冷卻不足等）引起的占30 % 。
（3）故障的處理措施-------全套繞組線圈需要修理和更新的，定子線圈占31 %，繞線型轉(zhuǎn)子線圈占44 % ，籠型轉(zhuǎn)子的“鼠籠”占38 % 。軸承和集電環(huán)方面的故障，多數(shù)可以單獨(dú)修復(fù)，但它們對(duì)定子和轉(zhuǎn)子線圈損傷的影響較大。
（4）故障的預(yù)防措施--------為了預(yù)防重大事故的發(fā)生，應(yīng)在絕緣老化的診斷、槽楔的松動(dòng)、接觸部件的松動(dòng)、冷卻系統(tǒng)、軸承、保護(hù)裝置等的檢查、維護(hù)方面作為重點(diǎn)、多下功夫。
2 檢測(cè)方法
2.1 日常檢查
日常檢查的周期為1天~1周。檢查項(xiàng)目有：（1）運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)------電壓、頻率應(yīng)在額定值的 ±5% 以內(nèi)，負(fù)載電流應(yīng)不超過額定值，噪聲無異常，振動(dòng)幅值小于0.025 mm（2極機(jī)）、0.040 mm（4極機(jī)）、0.060 mm（極數(shù)為6以上的電機(jī)），機(jī)座、軸承、線圈的溫度無變化，無異味，通風(fēng)系統(tǒng)過濾器網(wǎng)無堵塞。（2）外觀-----機(jī)座無龜裂、損傷。（3）軸承------滾珠軸承的噪聲、振動(dòng)、溫升應(yīng)無異常，滑動(dòng)軸承的溫度、油箱油量（油位）、潤(rùn)滑狀態(tài)（油環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)、油流狀態(tài)）等都應(yīng)正常，無漏油。（4）油冷卻器------冷卻水狀態(tài)應(yīng)正常，無漏水現(xiàn)象。（5）集電環(huán)裝置-------應(yīng)無火花，無異常聲音。
2.2 定期檢查
與日常檢查不同，定期檢查項(xiàng)目較多，檢查周期各不相同。檢查項(xiàng)目包括：（1）軸承------滾動(dòng)軸承應(yīng)按規(guī)定間隔期進(jìn)行拆檢，內(nèi)外圈滾動(dòng)面，滾動(dòng)體，軸承“保持器”等應(yīng)無異常，潤(rùn)滑脂無污染，排出的潤(rùn)滑脂應(yīng)無金屬粉末和異物，補(bǔ)給潤(rùn)滑脂?；瑒?dòng)軸承應(yīng)檢查油量，油位（1周1次）和油的老化（3個(gè)月1次），不得混入油泥和鎢金粉，潤(rùn)滑油不得污染，氧化，變色。還要進(jìn)行油的分析（6個(gè)月1次），軸承拆檢（周期為1~3年）用塞尺檢查間隙應(yīng)在允許值以內(nèi)，下部軸瓦接觸應(yīng)在80%以上，上部應(yīng)不接觸，推力瓦也應(yīng)不接觸，軸瓦不應(yīng)有變形，損傷，剝離等。油環(huán)內(nèi)外表面應(yīng)無磨耗，其圓度應(yīng)在其直徑的0。3 % 以內(nèi)，其合縫偏差應(yīng)小于0。05 mm（徑向和軸向），止動(dòng)螺釘不得松動(dòng)。最后清掃油箱。油冷卻器也要清掃（周期為4個(gè)月~1年）。軸電流的檢查（6個(gè)月1次），可以采用電壓計(jì)進(jìn)行，如軸承與大地間電壓比以前低，就要更換絕緣。軸承固定螺釘（1年1次）應(yīng)打印標(biāo)記，不得松動(dòng)。（2）保護(hù)裝置（1年1次）-------軸承溫度計(jì)，警報(bào)裝置，斷流、壓力、差壓、油量等繼電器，連鎖裝置，探測(cè)線圈溫度計(jì)，過電流繼電器等電器保護(hù)裝置都應(yīng)正常動(dòng)作。（3）聯(lián)軸器（1年1次）-------固緊螺釘不得松動(dòng)，止動(dòng)銷釘要特別注意。（4）底座混凝土（1年1次）-------不得有裂紋和失常，還要不定期檢查底座對(duì)機(jī)體振動(dòng)的影響。（5）定子鐵心、線圈（周期為1~3年）-------上面不得有塵埃、油、水分、異物等，鐵心不得過熱、變色、有接觸痕跡或松動(dòng)。引出線絕緣接續(xù)部分應(yīng)無異常。線圈端部絕緣應(yīng)無變形、損傷、污損、變色、流漆、漏電痕跡等。槽楔應(yīng)無干枯、松動(dòng)、甩出、脫落等現(xiàn)象。綁扎應(yīng)緊固。測(cè)溫元件引線無異常，端子無松動(dòng)。（6）轉(zhuǎn)子（周期為1~3年）------繞線型轉(zhuǎn)子的鐵心、線圈檢查要求與定子相同。綁扎線繩應(yīng)無松動(dòng)、鼓包、龜裂、損傷、折斷、沾上焊錫等。槽楔的檢查與定子相同。線圈引線應(yīng)無過熱、變色、松動(dòng)等。（7）集電環(huán)-----表面形成的黑色和黃茶色薄膜應(yīng)有光澤（周期為1周~1個(gè)月）。表面和倒角無損傷，低速時(shí)的偏心不超過0.05 mm（周期為1~3年）。（8）電刷（周期為1周~1個(gè)月）------磨耗應(yīng)無異常，磨損到低于8 mm（距刷辮鉚接處距離）時(shí)應(yīng)更換。電刷與刷盒間隙適當(dāng)，電刷滑動(dòng)自如。各電刷壓力應(yīng)均勻，并符合廠家的指定值。刷辮引線端部固定無松動(dòng)，電纜絞線不得有單根斷線，端頭鉚接處不得變色、松動(dòng)，否則立即更換。（9）刷握------刷盒內(nèi)壁表面磨耗不得過大（周期為1周~1個(gè)月）。電刷與滑環(huán)之間間隙應(yīng)均勻，電刷也不應(yīng)置于滑環(huán)以外，而且應(yīng)有轉(zhuǎn)子移動(dòng)1 mm以上的余量（6個(gè)月1次）。（10）短路裝置-------接頭不應(yīng)有過熱痕跡（1個(gè)月1次）。短路環(huán)等應(yīng)滑動(dòng)自如、無松動(dòng)。（11）定子、轉(zhuǎn)子的各種固定螺釘（1年1次）------不得松動(dòng)，止動(dòng)銷和焊接處不應(yīng)損傷、龜裂。（12）鐵心之間的氣隙（1年1次）-------應(yīng)保證在平均值正負(fù)10 % 范圍內(nèi)。（13）引出線（1年1次）------應(yīng)無龜裂、損傷。（14）接地線（1個(gè)月1次）--------應(yīng)無損傷，接觸良好。（15）間隔加熱器（周期為1~3年）-----應(yīng)無異常。（16）通風(fēng)冷卻系統(tǒng)（周期為1~3年）-------風(fēng)洞內(nèi)無漏水、腐蝕現(xiàn)象，不應(yīng)有龜裂、破損、裂紋等。冷卻風(fēng)量不得減小，冷卻器無堵塞。（17）絕緣電阻（1個(gè)月1次）------采用直流高壓法試驗(yàn)，應(yīng)大于1000兆歐，極化指數(shù)應(yīng)大于1.5 ，泄漏系數(shù)應(yīng)小于30 。（18）絕緣老化診斷（周期為1~3年）------采用“介電”正切法時(shí)，介質(zhì)損失角正切應(yīng)小于10 % ，其增量應(yīng)小于3.5 % （6 kV ）和小于0.7 %（3 kV ）。采用交流電流法時(shí)電流增加率，應(yīng)分別小于8.5 %和4 % ；第一電流急增電壓應(yīng)分別大于3.8 kV和2 kV ; 第二電流急增電壓應(yīng)分別大于8.6 kV和4.6 kV 。采用局部放電法時(shí)，放電起始電壓（500 pC 時(shí)）應(yīng)分別大于3.2 kV和1.9 kV，最大放電電荷量應(yīng)分別小于3000 pC 和1000 pC 。放電脈沖數(shù)（500 pC時(shí)）應(yīng)分別小于100 pphC和50 pphC 。
上述所列有關(guān)定期檢查的項(xiàng)目、檢查周期、各種要求、判斷標(biāo)準(zhǔn)等，都是在拆除電機(jī)端蓋后進(jìn)行檢查的依據(jù)。多年來所積累的這些寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)防止非計(jì)劃停機(jī)，發(fā)揮了重大作用
2.3 精密檢查
實(shí)施精密檢查時(shí)，不僅拆下端蓋，還要抽出轉(zhuǎn)子以后才能進(jìn)行，是在日常、定期檢查的基礎(chǔ)上需要進(jìn)行詳細(xì)的檢查時(shí)，才進(jìn)行這種精密檢查。檢查計(jì)劃的擬定，要考慮到電機(jī)的用途、重要程度、運(yùn)行狀況、設(shè)置環(huán)境等因素。
2.3.1 鼠籠的精密檢查
為了節(jié)能，主機(jī)輔機(jī)設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)常處于啟動(dòng)、停機(jī)狀態(tài)?；\型轉(zhuǎn)子啟動(dòng)時(shí)，電流高達(dá)額定值的5~7倍，容易引起過熱、熱應(yīng)力，并使籠條、端環(huán)斷裂、破斷根數(shù)增加或破斷部分與定子線圈接觸，將使后者燒損。因此，必須對(duì)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體進(jìn)行精密檢查。首先進(jìn)行外觀檢查和“敲聲”檢查，然后進(jìn)行著色探傷、超聲波探傷。進(jìn)行運(yùn)行檢查時(shí)，用電流表查看有無過大波動(dòng)；最后進(jìn)行運(yùn)行中的診斷，對(duì)比啟動(dòng)電流，分析運(yùn)行電流頻率，測(cè)量氣隙磁通，并提供“籠條”斷裂情況的診斷報(bào)告。
2.3.2 絕緣的精密檢查
在電氣、機(jī)械、熱、環(huán)境等因素的綜合作用下，電機(jī)絕緣逐年老化。尤其是重合閘時(shí)或電網(wǎng)系統(tǒng)1相接地時(shí)，電動(dòng)機(jī)承受的過電壓高達(dá)對(duì)地電壓的3倍。因此，絕緣診斷的目的就是判斷它在運(yùn)行中的絕緣耐電壓強(qiáng)度能否在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到（2E+1）kV。調(diào)查表明，電機(jī)線圈絕緣的耐壓強(qiáng)度的每年降低率為2.5 % 。對(duì)高電壓電動(dòng)機(jī)絕緣老化的診斷采用“非破壞”法，在施加交流和直流高電壓情況下，進(jìn)行絕緣吸濕狀態(tài)和空隙老化的診斷。
3 維修方法
在確定電機(jī)的故障及其部位以后，首先要考慮修理難度，如果局部修理是可行的，那最好，比如切除燒損的線圈并更換以備用線圈。如果難度很大，而且是致命的，就要考慮更換整個(gè)電機(jī)。如果沒有同型號(hào)、同規(guī)格的電機(jī)，在更換時(shí)還要考慮到容量、電壓、轉(zhuǎn)速、尺寸、軸心高、軸徑等的匹配。在維修方面最好與電機(jī)制造廠家聯(lián)系，爭(zhēng)取他們的幫助和指導(dǎo)。
4 結(jié)束語
由于采用上述檢測(cè)維護(hù)方法，電廠從未發(fā)生意外的和和非計(jì)劃停機(jī)事故。雖然也發(fā)生過故障，也進(jìn)行過更換備用線圈，甚至在沒有同型號(hào)備用電機(jī)情況下，也更換過電機(jī)，但并未造成停機(jī)停產(chǎn)的過大損失，而且把維修費(fèi)用減小到最低限度，這正是用戶所希望的。對(duì)已運(yùn)行20多年的電機(jī)，有的已經(jīng)更新，沒有發(fā)展到它們自然壽終，從而達(dá)到防患于未然。當(dāng)今世界的大型企業(yè)，如發(fā)電廠、鋼鐵廠等，設(shè)置有千臺(tái)、甚至更多電動(dòng)機(jī)的，司空見慣。上述經(jīng)驗(yàn)非常具體，而且實(shí)用，對(duì)于用戶肯定會(huì)有很大幫助和啟發(fā)。
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