海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)防護(hù)工藝研究

張志偉，陳金剛

應(yīng)用研究

海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)防護(hù)工藝研究

張志偉，陳金剛

（德州恒力電機(jī)有限責(zé)任公司，山東德州 253002）

海洋風(fēng)電發(fā)電機(jī)的潤滑與冷卻需要穩(wěn)定可靠的專用輔助電動(dòng)機(jī)。在海洋環(huán)境下，為提高該類電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，需加強(qiáng)定子繞組的三防（防濕熱，防霉菌，防鹽霧）。本文介紹浸漆處理和整機(jī)的涂漆防銹工藝保護(hù)，重點(diǎn)通過定子繞組的兩次浸漆和整機(jī)涂漆的五遍涂漆工藝流程進(jìn)行保障。實(shí)踐表明，該方法使該類電動(dòng)機(jī)能夠滿足海洋環(huán)境的使用要求，達(dá)到要求的使用壽命。

防腐性能 浸漆防護(hù) 噴涂防銹 海洋環(huán)境 絕緣性能

0 引言

隨著海洋風(fēng)電發(fā)電領(lǐng)域的擴(kuò)展，海洋風(fēng)電裝機(jī)容量逐年增加，海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)承擔(dān)著為風(fēng)電發(fā)電機(jī)的潤滑和冷卻系統(tǒng)提供動(dòng)力的重要任務(wù)，廣泛用于海洋風(fēng)電發(fā)電機(jī)組主機(jī)潤滑系統(tǒng)和冷卻裝置中。由于在海洋高空作業(yè)，電機(jī)一旦出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，維修成本和機(jī)組停轉(zhuǎn)所造成的經(jīng)濟(jì)損失非常大，這就要求海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)具備高穩(wěn)定性和可靠性，具備良好的防腐性能等。為保證海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高風(fēng)電電機(jī)對海洋環(huán)境的適應(yīng)能力和運(yùn)轉(zhuǎn)性能的可靠性，確保電機(jī)的使用壽命，結(jié)合海洋風(fēng)電輔助電機(jī)的使用環(huán)境因素考慮，電機(jī)定子繞組浸漆和整機(jī)涂漆工藝成為海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)設(shè)計(jì)和制造首先考核的關(guān)鍵因素。

1 海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和需滿足的運(yùn)行條件

海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)在借鑒船用電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)和制造工藝的基礎(chǔ)上，要求進(jìn)一步強(qiáng)化定子浸漆防護(hù)和整機(jī)的噴涂防銹處理，從而制造出更高可靠性，更少故障率，更貼合海洋環(huán)境的風(fēng)電專用輔助電機(jī)。

海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)為滿足各類惡劣環(huán)境，進(jìn)行合理的磁場設(shè)計(jì)、利用低損耗導(dǎo)磁材料、專用的絕緣選材，配合特殊的線圈制作工藝，確保電機(jī)可長期適應(yīng)逆變器轉(zhuǎn)化電壓400 V/690 V電源下，均能可靠穩(wěn)定運(yùn)行，滿足風(fēng)電行業(yè)對零部件的特殊要求。整機(jī)采用IP56密封防護(hù)，在正常使用維護(hù)保養(yǎng)良好的情況下，定子繞組不會(huì)因受潮而造成絕緣電阻降低，整機(jī)不會(huì)因銹蝕而使零部件失效，可保證電機(jī)設(shè)計(jì)的使用壽命30年，啟動(dòng)性能好，過載能力強(qiáng)，同時(shí)能夠滿足頻繁啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的交替運(yùn)行；定子繞組采用真空壓力兩次浸漆，電氣性能具有耐3400 V高壓的強(qiáng)絕緣抵抗能力，并可承受短時(shí)10分鐘1.3倍額定電壓下連續(xù)運(yùn)行。機(jī)械性能采用特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可承受1.5倍額定轉(zhuǎn)速的超速運(yùn)行，機(jī)械結(jié)構(gòu)不會(huì)損傷?？蓾M足電機(jī)在-30℃～+50℃的溫度范圍內(nèi)可靠工作，多種安裝方式和輔助配置可供選擇。整機(jī)采用三種特殊防護(hù)漆，進(jìn)行三層五遍防護(hù)噴涂，具有較高抗鹽霧腐蝕能力，能夠在海洋環(huán)境下的高濕熱，鹽霧濃度大的地區(qū)長期持續(xù)運(yùn)行。海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)根據(jù)設(shè)備所需功率和轉(zhuǎn)速進(jìn)行選擇，最大功率可達(dá)22 kW，安裝機(jī)座號到H180，各功率下的電機(jī)根據(jù)設(shè)備功率要求均可用于風(fēng)電系統(tǒng)中的輔助設(shè)備，如散熱風(fēng)機(jī)、制冷空調(diào)，傳動(dòng)潤滑等發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備。

2 電磁核心部件定子設(shè)計(jì)和真空壓力浸漆工藝特點(diǎn)

海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)定子沖片材質(zhì)采用50*W600冷軋無取向硅鋼片，定轉(zhuǎn)子鐵芯具有更高的導(dǎo)磁性能和更低的鐵損，提高電機(jī)效率。定子繞組漆包線采用QP-2/200耐電暈線或QZY-2/180線，絕緣材料采用H級或F級，電機(jī)引接線用H級專用電機(jī)引線，增加電機(jī)的抗過載能力；有繞組定子采用兩遍真空壓力浸漆，以增強(qiáng)定子繞組的絕緣性能，提高繞組和絕緣材料的防霉變和抗?jié)駸崮芰?。真空壓力整體浸漬具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：1）簡化繞組制造工藝，使用少膠云母帶連續(xù)包繞端部繞組線圈，嵌入鐵芯后再整體浸漬，可使繞組制造簡單，嵌線容易，生產(chǎn)效率高，不會(huì)損傷繞組絕緣。2）提高電機(jī)繞組的整體性，可消除電機(jī)繞組位移引起的絕緣磨損。3）提高繞組的導(dǎo)熱性，降低電機(jī)的運(yùn)行溫度。4）增強(qiáng)電機(jī)繞組適應(yīng)海洋環(huán)境的能力，消除潮氣、化學(xué)氣體和其他污物侵入絕緣內(nèi)部而造成的絕緣損壞。定子繞組端部應(yīng)盡量短，出線端三相繞組嵌裝一套H級三芯串聯(lián)PTC熱敏電阻和與不同機(jī)座號相對應(yīng)規(guī)格的防冷凝加熱帶，PTC熱敏電阻起到過熱保護(hù)作用，防冷凝加熱帶可在電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，防止電機(jī)內(nèi)部形成冷凝積水，損害電機(jī)繞組的絕緣性能。熱敏電阻和加熱帶固定在定子繞組端部和定子繞組同時(shí)進(jìn)行兩遍真空壓力浸漆。兩遍真空壓力浸漆的工藝流程按表1進(jìn)行操作。

表1 風(fēng)電專用輔助電機(jī)定子二次浸漆工藝流程

3 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)和防護(hù)工藝特點(diǎn)

轉(zhuǎn)子采用鼠籠式鑄鋁結(jié)構(gòu)，沖片材質(zhì)同定子沖片材質(zhì)，采用50*W600冷軋無取向硅鋼片。鑄鋁轉(zhuǎn)子所用鋁錠采用塑性高，耐蝕，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好的工業(yè)純鋁AL99.7。轉(zhuǎn)軸采用45#或316L+45#鋼，精加工后，轉(zhuǎn)子外圓涂耐油、防潮、耐腐蝕性強(qiáng)的透明環(huán)氧樹脂絕緣漆，非配合面涂H06-2鐵紅環(huán)氧酯底漆30 ~40 μm一層，增加防銹抗腐蝕性能，軸頭按規(guī)定加工相應(yīng)的絲孔。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的平衡量進(jìn)一步提高，轉(zhuǎn)子不平衡量減小到船用電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)值的二分之一，提高電機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子支撐旋轉(zhuǎn)部件軸承采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口SKF-2Z/C3/WT或NSK-ENS軸承，保證軸承壽命滿足電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。

4 結(jié)構(gòu)件和整機(jī)的防銹噴涂和防護(hù)處理

海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)結(jié)構(gòu)件按材質(zhì)分為鑄鐵結(jié)構(gòu)和鑄鋁結(jié)構(gòu)。鑄鐵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件全部采用鑄鐵或鋼板材質(zhì)。鑄鋁結(jié)構(gòu)的法蘭采用鑄鐵，機(jī)座、后端蓋采用壓鑄鋁合金+電泳，接線盒采用壓鑄鋁合金或不銹鋼。所有鑄鐵結(jié)構(gòu)件均進(jìn)行噴砂處理，鑄鋁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行電泳處理。鐵質(zhì)零部件噴砂處理至Sa 2.5級，表面粗糙度30~70 μm，表面處理達(dá)到要求后，所有非配合面噴涂一遍30 ~40 μm的H06-4環(huán)氧富鋅底漆。電機(jī)裝配完成后，整機(jī)金屬表面需徹底清理干凈，噴涂兩遍底漆，漆膜厚度達(dá)到180 μm以上，待底漆完全干透以后，噴涂兩遍中間漆TH-842環(huán)氧云鐵中間漆，漆膜總厚度達(dá)到280 μm以上，待中間漆完全干透以后，噴一遍面漆TS821-A脂肪族聚氨酯表面磁漆，漆膜總厚度達(dá)到320 μm以上。其工藝流程按表2進(jìn)行操作。對于電機(jī)鋁質(zhì)表面，可只噴涂一遍30~40 μm的底漆和一遍40~50 μm的面漆，漆膜厚度大于70 μm即可。

表2 風(fēng)電專用輔助電機(jī)整機(jī)防銹涂漆工藝流程表

5 結(jié)論

海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)通過定子繞組真空壓力浸漆工藝的強(qiáng)化，使繞組的防潮、防濕熱和防霉變的能力大幅提高；通過整機(jī)的防銹強(qiáng)化處理，有效避免了各零部件因銹蝕而失效的可能性，有效保證了電機(jī)壽命。從而表明海洋風(fēng)電專用輔助電機(jī)可以通過強(qiáng)化防護(hù)工藝來提高防護(hù)性能，滿足海洋環(huán)境的要求，達(dá)到設(shè)備要求的使用壽命。

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Research on Protection Technology of Auxiliary Motor for Offshore Wind Power Generators

Zhang Zhiwei，Chen Jingang

( Dezhou Hengli Electrical Machinery CO., LTD, Dezhou 253005, Shandong, China )

TM343

A

1003-4862（2021）04-0058-03

2020-08-31

張志偉（1988-)，男，工程師。研究方向：三相異步電機(jī)生產(chǎn)制造工藝、檢測檢驗(yàn)。E-mail：zhangzhiweijj@163.com.