立井提升電動機(jī)故障多發(fā)的原因分析及處理

【摘 要】本文針對立井提升中高壓電動機(jī)故障多發(fā)的實(shí)際情況，通過多方面、多層次、多因素的分析電機(jī)故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行闡述。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況有針對性的采取簡單有效的方式、方法進(jìn)行問題解決，取得了較好的應(yīng)用效果，值得我們工程技術(shù)人員在其它行業(yè)領(lǐng)域探討和借鑒。

【關(guān)鍵詞】提升機(jī)電動機(jī)；故障多發(fā)；原因分析與處理

0 引言

某礦立井提升設(shè)備為洛陽礦山機(jī)械廠制造的JKM2.8×4/Ⅱ型多繩摩擦絞車，目前配套電機(jī)為800KW×2，繞線式三相異步八級電動機(jī)。該提升設(shè)備于1980年9月28日建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量90萬t/a，當(dāng)時主井主電機(jī)功率為630KW×2，16小時工作制。1987年后開始改擴(kuò)建，將主電機(jī)功率更換為800KW×2，同時減速機(jī)進(jìn)行了改造，速比降為11.5，提升能力由原來的90萬t/a提升為150萬t/a。隨著產(chǎn)能的增加主井電機(jī)長時間處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，逐漸表現(xiàn)出了其性能弱點(diǎn)，設(shè)備故障率較高。

1 主電機(jī)故障原因分析

1.1 初步原因分析

主井電機(jī)故障頻發(fā)，多為并聯(lián)套開焊、轉(zhuǎn)子引出線燒斷、星點(diǎn)連線燒斷等故障，并聯(lián)套開焊較為容易發(fā)現(xiàn)，可根據(jù)現(xiàn)場掉錫情況進(jìn)行判斷，處理也相對比較簡單，影響時間較短。而其它兩種情況，都發(fā)生在絕緣內(nèi)部，多為突然發(fā)生，平時巡檢時無法觀察到，而利用測溫儀也無法進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，發(fā)生故障時處理方法比較復(fù)雜，工藝要求較高，需要對引出線等進(jìn)行現(xiàn)場焊接或更換，一般影響時間較長，這些都嚴(yán)重影響了主井的正常生產(chǎn)。綜合以上現(xiàn)象，歸根結(jié)底，電機(jī)的各種故障都是因?yàn)闇囟冗^高所致。

電動機(jī)正常運(yùn)行過程中，存在著損耗，主要有鐵損、銅損和機(jī)械損耗。這些損耗最終將轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔闺姍C(jī)溫度升高。電動機(jī)正常運(yùn)行時，其溫升是不會超過溫升限值的。只有電機(jī)在故障或處于電氣隱患狀態(tài)下，才會過熱，電機(jī)過熱會縮短電機(jī)使用壽命。

根據(jù)計(jì)算公式：Q=I2×R×∫t，電流的平方與對應(yīng)電阻乘積，為電機(jī)銅損，而鐵損一般是固定不變的，銅損和鐵損共同構(gòu)成電機(jī)的主要損耗。由公式可以看出，電機(jī)的發(fā)熱量與電流的平方，繞線內(nèi)阻及運(yùn)行時間等都成正比，當(dāng)電流增大時，電機(jī)的銅損增加最快，即電機(jī)溫升加劇，其能量在電機(jī)的制造工藝水平的最薄弱處。從而造成電機(jī)的并列套燒損、引線燒斷等現(xiàn)象。

1.2 電機(jī)故障主要原因分析

結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備條件和使用情況等因素，主井電機(jī)故障主要原因有以下幾個方面：

（1）現(xiàn)用電機(jī)為非標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，B級絕緣，雖然額定電壓、電流都符合提升容量要求，但是其熱穩(wěn)定性得不到保障，為了保證安裝要求，電機(jī)外型按630KW電機(jī)制造，其體積較小，定子繞組及轉(zhuǎn)子鐵心為了達(dá)到相應(yīng)的額定電壓與電流，又必須按800KW電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，因此，該電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，通風(fēng)不良，造成了散熱不符合要求。溫度會隨著電機(jī)的持續(xù)運(yùn)行而不斷上升，直至超過其所能承受的能力。

（2）負(fù)荷加大后，啟動電流增加，一般三相異步電機(jī)的啟動電流為額定電流的6～7倍，重載時會更大，從以上公式可知，較大的電流使得電機(jī)溫升迅速，從而導(dǎo)致燒斷、開焊等故障。2004年改造后，增加了提升負(fù)荷，由原來的每斗9T增加到每斗9.5T至現(xiàn)在的每斗10T，造成電機(jī)啟動時間加長、全速運(yùn)行時電流增大，這對電動機(jī)的安全運(yùn)行是非常不利的。

（3）啟動頻繁，休止時間不足，大型電動機(jī)因頻繁啟動，可加速溫升，使電機(jī)發(fā)熱持續(xù)時間過長，導(dǎo)致絕緣材料迅速老化，介質(zhì)損耗增加，發(fā)熱更歷害，嚴(yán)重時則導(dǎo)致?lián)舸┒鴵p壞。目前由于提高速度及縮短卸載時間等因素，每小時最多可提42斗，一個圓班下來，最多時競提到了900斗，甚至更多，除了每天正常的2個小時檢修時間外，其它時間幾乎都處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，電機(jī)休止時間很小，使得電機(jī)經(jīng)常由于過載提升而造成局部過熱，輕微時表現(xiàn)為并聯(lián)套開焊，嚴(yán)重時則造成引出線等突然燒斷。

（4）電機(jī)老化嚴(yán)重，該800KW電機(jī)自從1987年改造以為，一直使用至今，其絕緣部件及轉(zhuǎn)子鐵及定子繞組等均有不同程度老化。變頻改造后，尤其加劇了其轉(zhuǎn)子的承載強(qiáng)度，由于是定子短封，采用轉(zhuǎn)子送電的方式中壓變頻調(diào)速。該方法使得轉(zhuǎn)子長時間處于高壓高頻大電流狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子繞組溫度迅速升高，易在最薄弱的環(huán)節(jié)發(fā)生故障，即轉(zhuǎn)子引出線的薄弱處燒斷。

（5）電源電壓過高也是影響電機(jī)使用壽命的原因之一。主井6KV電壓一般可達(dá)6.3～6.4KV，當(dāng)電源電壓過高時，電動機(jī)反電動勢、磁通及磁通密度均隨之增大。由于鐵損耗的大小與磁通密度平方成正比，則鐵損耗增加，導(dǎo)致鐵心過熱。而磁通增加，又致使勵磁電流分量急劇增加，造成定子繞組銅損增大，使繞組過熱。因此，電源電壓超過電動機(jī)的額定電壓時，會使電動機(jī)過熱，嚴(yán)重時則導(dǎo)致燒斷故障。

2 解決方案提出與實(shí)際工作驗(yàn)證

如果想要改善這種局面，建議從以下幾個方面給予解決：

（1）更換符合國家標(biāo)準(zhǔn)的800KW電動機(jī)，由于當(dāng)前電動機(jī)的特殊情況及其工作制式等不適合現(xiàn)有的工作強(qiáng)度，只有更換為標(biāo)準(zhǔn)800KW電動機(jī)，使電機(jī)動的體積滿足散熱條件，才能有效緩解電機(jī)頻繁故障的現(xiàn)象。

（2）減少負(fù)載，即減少每斗提升量，可有效減小電機(jī)啟動電流，減少大電流沖擊，從而控制電機(jī)溫升，減少絕緣破壞，減少故障發(fā)生。

（3）降低提升頻率，增加電機(jī)休止時間，即延長卸載時間或增加每班電機(jī)的停止時間，使電機(jī)溫升在一定范圍內(nèi)，然后再進(jìn)行提升工作。

（4）更換新電機(jī)，按照現(xiàn)有位置及基礎(chǔ)定制新電機(jī)，增強(qiáng)制作工藝，增加所用材料絕緣等級（F級），提高電機(jī)抗大電流頻繁啟動的能力。

（5）有效控制電網(wǎng)電壓，使之保持在國家規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)，以保證電機(jī)的正常工作。由于使用變頻控制，所以在電控中增加有源濾波裝置和靜止無功補(bǔ)償裝置。

綜合以上分析，采用（1）和（2）兩種方案是被動的防護(hù)方式。其余三種方案即符合現(xiàn)場實(shí)際，也很容易做到。所以，實(shí)際采用和落實(shí)了（3）（4）和（5）三種方案。應(yīng)用效果比較明顯。

3 結(jié)束語

在現(xiàn)場設(shè)備的使用中，受到各種不利因素和條件的限制，不能全部更新所有設(shè)備。但是，可以通過多方面、多層次的分析，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，解決現(xiàn)有問題，使設(shè)備達(dá)到最佳的狀態(tài)，適應(yīng)生產(chǎn)的需求。其目的和意義非常重大。可以在更多的領(lǐng)域和行業(yè)應(yīng)用。值得工程技術(shù)人員研究與探討。

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[責(zé)任編輯：湯靜]