污垢對(duì)大型水泵電機(jī)運(yùn)行影響及清除防治措施

馬金山，李靜靜，楊 茜

（天津市引灤工程潮白河管理處，天津300170）

潮白河泵站是天津市引灤輸水工程第一級(jí)提升泵站，內(nèi)設(shè)7臺(tái)18CJ—63型立式軸流泵配用TL900—24/2510立式同步電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)流量50m3/s，單機(jī)流量10.1m3/s，1臺(tái)機(jī)組檢修，1臺(tái)機(jī)組備用。通過(guò)近30a的運(yùn)行與檢修，電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯表面難免受潮或沾附塵垢、油污產(chǎn)生污垢，容易使電動(dòng)機(jī)的絕緣降低、散熱質(zhì)量差、效率降低，直接影響機(jī)組安全、高效運(yùn)行。

1 電動(dòng)機(jī)污垢的形成

由于TL900—24/2510立式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子采用上、下機(jī)架油槽軸瓦固定，用稀油潤(rùn)滑，上機(jī)架滲漏油會(huì)直接進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部；上油槽加油過(guò)量、油位過(guò)高，多余的油會(huì)從上油槽的擋油筒溢出順電動(dòng)機(jī)軸流至轉(zhuǎn)子輪輻上；水泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)離心力作用及引風(fēng)作用將漏油淋在電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯表面；由于油與空氣接觸、溫度變化等原因使油變質(zhì)。因空氣流動(dòng)排溫過(guò)程中，空氣中有部分塵埃會(huì)附著在電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯表面逐漸積聚，是造成電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生污垢的主要因素。

2 污垢對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的影響

大型同步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯表面沾附污垢后，造成其絕緣性能下降；由于污垢附著在定、轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯表面，阻塞定子鐵芯通風(fēng)孔，造成電動(dòng)機(jī)溫升速度快及散熱質(zhì)量差；同時(shí)，也削弱電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子磁通量產(chǎn)生，增加繞組漏磁通，降低電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。

2.1 污垢的產(chǎn)生對(duì)電動(dòng)機(jī)散熱的影響

引灤潮白河泵站機(jī)組采用的是同步電動(dòng)機(jī)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)采用外加引風(fēng)機(jī)風(fēng)冷式散熱，引風(fēng)作用使空氣從電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子氣隙、定子鐵芯通風(fēng)孔流過(guò)，將電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走，通過(guò)引風(fēng)通道排出室外確保同步電動(dòng)機(jī)在允許溫度內(nèi)安全運(yùn)行。在機(jī)組運(yùn)行室溫平均為20 ℃時(shí)。電動(dòng)機(jī)定子繞組及鐵芯表面無(wú)污垢，且電動(dòng)機(jī)正常工況下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行經(jīng)6～7 h運(yùn)行時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)定子繞組及鐵芯溫度逐漸上升平穩(wěn)，運(yùn)行8 h后通過(guò)通風(fēng)散熱設(shè)備，使溫升與散熱保持平衡，電動(dòng)機(jī)的溫升不再增加，電動(dòng)機(jī)定子繞組、鐵芯運(yùn)行溫度基本超出室溫25 ℃～30 ℃狀態(tài)運(yùn)行（見(jiàn)圖1）。

電動(dòng)機(jī)定子繞組及鐵芯表面污垢形成后，一是造成定子繞組散熱質(zhì)量差，二是定子鐵芯通風(fēng)孔會(huì)減小，通風(fēng)量也相應(yīng)減小，影響定子鐵芯通風(fēng)效果，致使電動(dòng)機(jī)定子繞組及鐵芯溫升較快，溫度增高（見(jiàn)圖2）。

電動(dòng)機(jī)定子繞組及鐵芯表面污垢較嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的定子繞組及鐵芯溫度及溫升接近或超出允許值（即B級(jí)絕緣電動(dòng)機(jī)定子繞組及鐵芯溫度達(dá)到85 ℃時(shí)報(bào)警，105 ℃時(shí)保護(hù)動(dòng)作機(jī)組停機(jī)），加快電動(dòng)機(jī)老化速度，縮短電動(dòng)機(jī)使用壽命。電動(dòng)機(jī)定子繞組及鐵芯表面污垢嚴(yán)重時(shí)電動(dòng)機(jī)溫度數(shù)據(jù)曲線圖（見(jiàn)圖3）。

從圖3可以看出，電動(dòng)機(jī)定子繞組及鐵芯表面污垢嚴(yán)重時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)溫度上升很快，雖然在5 h后達(dá)到溫升與散熱保持平衡，但電動(dòng)機(jī)處于高溫度下運(yùn)行，這樣會(huì)增加電動(dòng)機(jī)絕緣的老化速度，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命。因此，必須對(duì)水泵機(jī)組進(jìn)行大修，重點(diǎn)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行清污處理。

2.2 污垢對(duì)電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子磁通的影響

同步電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組及鐵芯表面污垢形成后，使其產(chǎn)生屏蔽層，屏蔽層會(huì)影響定子、轉(zhuǎn)子之間的電磁特性，削弱了定子、轉(zhuǎn)子的磁通量，增加繞組的漏磁通。根據(jù)磁路歐姆定律，磁路的磁導(dǎo)與截面積成正比，污垢厚度增加，污垢層的截面積就會(huì)增加，導(dǎo)致漏磁通量的增加，逐漸加大影響電機(jī)的運(yùn)行工況，使運(yùn)行電流增高，降低水泵機(jī)組運(yùn)行效率，特別是定子繞組端部油污及灰塵極容易造成端部電暈，影響電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子磁通效應(yīng)，降低絕緣強(qiáng)度，危及電動(dòng)機(jī)正常安全運(yùn)行。

2.3 污垢對(duì)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組絕緣的影響

電動(dòng)機(jī)難免受潮或沾附塵垢形成污垢。由于污垢結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，含有多種化學(xué)物質(zhì)和導(dǎo)電微粒，污垢對(duì)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組絕緣介質(zhì)具有化學(xué)腐蝕性，且污垢具有較強(qiáng)吸潮性。因此，嚴(yán)重影響定子、轉(zhuǎn)子回路絕緣強(qiáng)度。在定期測(cè)量電動(dòng)機(jī)絕緣電阻時(shí)，曾經(jīng)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子回路的絕緣電阻及吸收比值低于規(guī)程要求情況，經(jīng)檢查檢測(cè)發(fā)現(xiàn)污垢比較嚴(yán)重的電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子回路的絕緣電阻值及吸收比接近或低于正常值，這就說(shuō)明污垢的強(qiáng)吸潮性和導(dǎo)電微粒的作用促使電動(dòng)機(jī)絕緣電阻的降低，對(duì)電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行造成危害性。因此電機(jī)必須做清污處理，直至電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子回路的絕緣阻值吸收比值計(jì)算（6kV電動(dòng)機(jī)的吸收比是60s/15s的電阻比值不小于1.3為合格）符合規(guī)定要求。

3 電動(dòng)機(jī)污垢清除處理

電動(dòng)機(jī)污垢清除處理通常是在機(jī)組大修中完成，但在水泵機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)因電動(dòng)機(jī)污垢嚴(yán)重，使電動(dòng)機(jī)在高溫下運(yùn)行危及運(yùn)行安全時(shí)，須大修清污，恢復(fù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)。

電動(dòng)機(jī)的清污處理工序主要是：設(shè)備清洗前的準(zhǔn)備工作→吹風(fēng)→機(jī)械清污→化學(xué)清洗→絕緣處理→檢查驗(yàn)收。

3.1 設(shè)備清洗前的準(zhǔn)備工作

（1）準(zhǔn)備好電動(dòng)機(jī)污垢清除處理工作所需的工具、材料。

（2）檢修人員安排。

（3）將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子抽出，放在專(zhuān)用的躊躇臺(tái)上，做好清污現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)準(zhǔn)備工作，防止電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯清污時(shí)造成二次污染或刮碰。

3.2 風(fēng)吹洗

用高壓空氣對(duì)定子、轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯進(jìn)行風(fēng)吹（0.6～0.8MPa壓力），徹底吹掃附著在繞組和鐵芯表面粉塵和雜質(zhì)，這樣可以提高化學(xué)清洗的效果。

3.3 機(jī)械清污

在風(fēng)吹清洗后，即進(jìn)行機(jī)械清污。機(jī)械清污由人工用竹片、干布清理，主要清理定子鐵芯風(fēng)道孔、繞組端部、轉(zhuǎn)子鐵芯繞組表面油污較厚的部位，給化學(xué)清污打好基礎(chǔ)。

3.4 化學(xué)清污

待機(jī)械清污過(guò)后，進(jìn)行化學(xué)清污。采用溶劑性絕緣清洗劑ES-D01電機(jī)、電器、機(jī)械設(shè)備清洗劑（該清洗劑絕緣性較好，耐壓25kV，對(duì)構(gòu)成電器設(shè)備的各種材料比較安全，質(zhì)地純凈，并可完全揮發(fā)，揮發(fā)后不留痕跡，此外燃點(diǎn)較高，適用于現(xiàn)場(chǎng)操作，安全可靠，操作方便，取代過(guò)去酒精不安全的清洗劑）配上專(zhuān)用的工具（161井噴槍?zhuān)┙?.6～0.8MPa氣流進(jìn)行對(duì)定子、轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯均勻噴灑，再用柔軟的毛刷和干布清掃、擦拭，用手摸不到的地方用干布裹軟竹片擦拭，對(duì)定子、轉(zhuǎn)子鐵芯繞組通風(fēng)槽的重要部位至少清洗2遍，直至達(dá)到清洗干凈為止。

3.5 絕緣處理

目的是在電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組噴漆前去除繞組絕緣水分，提高電動(dòng)機(jī)絕緣性能。

3.5.1 干燥

待清洗劑揮發(fā)風(fēng)干之后，干燥前測(cè)量電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子絕緣電阻值。對(duì)絕緣電阻較差的采用電流干燥法；對(duì)絕緣電阻較好的采用燈光干燥法。干燥時(shí)用塑料薄膜罩住定子、轉(zhuǎn)子保溫烘干，加熱到12 h以上并設(shè)專(zhuān)人值班看守，定時(shí)監(jiān)測(cè)并做好記錄，直至測(cè)量定子、轉(zhuǎn)子繞組的絕緣阻值、吸收比等各項(xiàng)指標(biāo)符合要求為止。

3.5.2 噴涂絕緣漆

通常在電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組干燥處理后，進(jìn)行定子、轉(zhuǎn)子繞組鐵芯噴涂絕緣漆處理。噴涂絕緣漆目的是阻絕空氣中的水分進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部通道，提高絕緣性能。

3.6 污物清理工作要注意以下幾點(diǎn)

（1）人工清理時(shí)要使用比絕緣層軟的工具，防止清理工作中破壞絕緣層。

（2）清污溶劑選用對(duì)絕緣無(wú)腐蝕的溶劑。

（3）干燥電動(dòng)機(jī)的方法要適當(dāng)。

（4）絕緣漆要選用電動(dòng)機(jī)使用的型號(hào)絕緣漆，噴漆前電動(dòng)機(jī)絕緣必須達(dá)到規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。

4 電動(dòng)機(jī)污垢防治措施

（1）注意檢查機(jī)房門(mén)窗是否嚴(yán)密，以減少塵土吹入機(jī)房?jī)?nèi)，還要做好機(jī)房環(huán)境衛(wèi)生及設(shè)備清潔，對(duì)停運(yùn)的機(jī)組做好電機(jī)冷卻風(fēng)孔的封堵，防止風(fēng)沙塵土直接吹入電機(jī)內(nèi)部造成設(shè)備的塵污。

（2）為防止油污進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，必須做好兩方面工作：①機(jī)組大修時(shí)，上、下機(jī)架與油管連接處和葉片調(diào)角器密封良好接實(shí)，確保無(wú)滲漏油缺陷；②檢修人員或運(yùn)行人員給上、下油槽加油時(shí)，要百倍小心，不要加油過(guò)量，使油位超高、機(jī)組運(yùn)行時(shí)將油甩出油槽進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。油污直接附著定子、轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯表面，造成設(shè)備浸污。因此值班人員在日常運(yùn)行時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)上、下油槽漏油時(shí)果斷處理，減少油污對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的危害。

5 結(jié)語(yǔ)

提高污垢對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的危害認(rèn)識(shí)，有助于做好電動(dòng)機(jī)設(shè)備的污染源的防治措施，降低污物對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣性能危害，保障機(jī)組的安全運(yùn)行，延長(zhǎng)使用壽命。我泵站加大了防污防御措施的實(shí)施，經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐驗(yàn)證，大大減少了電動(dòng)機(jī)內(nèi)部污物附著量，使電動(dòng)機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)長(zhǎng)期處于穩(wěn)定、可靠，達(dá)到了預(yù)期的效果，延長(zhǎng)了清污周期，對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益作用。

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