高壓三相異步電動(dòng)機(jī)在11.6萬噸/年硝酸裝置中的應(yīng)用

紀(jì) 艷,劉芳芳,樊安亮（中國(guó)石油遼陽石化分公司尼龍廠,遼寧 遼陽 111003）

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高壓三相異步電動(dòng)機(jī)在11.6萬噸/年硝酸裝置中的應(yīng)用

紀(jì) 艷,劉芳芳,樊安亮
（中國(guó)石油遼陽石化分公司尼龍廠,遼寧 遼陽 111003）

摘 要：高壓異步電動(dòng)機(jī)現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用在工廠生產(chǎn)之中，介紹了高壓電機(jī)在11.6萬噸/年硝酸裝置循環(huán)水場(chǎng)中的應(yīng)用，并對(duì)日常運(yùn)行中出現(xiàn)的一些主要故障的歸類、分析并總結(jié)，著重從這些故障發(fā)生的原因及如何采取有效地方式來排除故障并控制故障的再次發(fā)生，保證高壓電機(jī)的安穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：高壓電動(dòng)機(jī); 故障分析; 電流; 電壓; 繞組; 絕緣

1 引言

高壓三相異步電動(dòng)機(jī)是指工頻50HZ，額定電壓在1000V以上的電動(dòng)機(jī)，被廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，因此通過日常運(yùn)行數(shù)據(jù)分析和故障處理來保證電機(jī)的安全高效運(yùn)行具有極其重要的意義。

2 三臺(tái)高壓電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境

中國(guó)石油遼陽石化分公司11.6萬噸/年硝酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)選用3臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)，采用兩用一備的運(yùn)行方式，電機(jī)型號(hào)YKK450-4-6，功率450kW，額定電壓6000V，額定電流55A，防護(hù)等級(jí)為IP44，絕緣等級(jí)F級(jí)。設(shè)計(jì)的固定保有水量2000 m3，最大循環(huán)水量6000 m3/h和污水處理量8 m3/h的系統(tǒng)組成的裝置，裝置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)能力為4500 m3/h。

3 電機(jī)運(yùn)行過程中存在的問題及解決方案

自2004年11月循環(huán)水系統(tǒng)投運(yùn)以來三臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)曾經(jīng)多次出現(xiàn)故障，如表1。主要原因?yàn)殡姍C(jī)絕緣損壞、槽楔損壞、繞組燒毀（或過熱）。

表1　電機(jī)故障情況匯總

3.1 電機(jī)絕緣損壞的原因分析及解決方案

電機(jī)故障之中，第1-5次故障是由于電機(jī)絕緣老化，及引出線燒損。原因有安裝環(huán)境因素、長(zhǎng)時(shí)間過載運(yùn)行、大電流沖擊。

3.1.1 安裝環(huán)境因素

該電機(jī)在半地下的循環(huán)水泵房?jī)?nèi)安裝，環(huán)境潮濕、伴有腐蝕性氣體，所輸送的循環(huán)水中含有腐蝕性物質(zhì)，導(dǎo)致繞組受潮繞組使絕緣電阻下降。

解決方案：做好環(huán)境通風(fēng)處理，保持空氣新鮮，地面干燥；消除工藝和機(jī)械設(shè)備的跑冒滴漏；在檢修時(shí)注意做好電機(jī)的密封處理[1]。3.1.2 長(zhǎng)時(shí)間過載運(yùn)行

該高壓電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過負(fù)荷運(yùn)行，尤其是在高溫天氣時(shí)繞組溫度保持在130℃～160℃（如圖1），運(yùn)行電流達(dá)經(jīng)常到了61A，超負(fù)荷10%運(yùn)行，按規(guī)定：F級(jí)電機(jī)最高允許溫升105℃，最佳工作狀態(tài)為85%負(fù)荷，嚴(yán)禁超過額定電流運(yùn)行，該電機(jī)長(zhǎng)期過負(fù)荷運(yùn)行，電機(jī)溫升過高，對(duì)電機(jī)線圈及引出線絕緣損壞，導(dǎo)致電機(jī)整體絕緣下降。

解決方案：降低電機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷；改變運(yùn)行方式從而來降低單臺(tái)電機(jī)所承載的負(fù)荷量；更換新的大容量的電動(dòng)機(jī)[2]。

3.1.3 大電流沖擊

電機(jī)啟動(dòng)電流過大，給繞組造成很大沖擊；該公司提供6kV電壓的供電系統(tǒng)近年來波動(dòng)時(shí)有發(fā)生，電機(jī)在系統(tǒng)電壓波動(dòng)時(shí)受到大電流沖擊使電機(jī)絕緣受損甚至燒毀繞組。

解決方案：避免頻繁啟動(dòng)，必要時(shí)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡試驗(yàn)；保持供電系統(tǒng)穩(wěn)定性[2]。

3.2 電機(jī)槽楔損壞故障的原因分析及解決方案

第6-7次故障是由于定子繞組槽楔損壞。原因有電機(jī)運(yùn)行溫度高、軸承裝配不當(dāng)、軸承腔內(nèi)混入雜質(zhì)。

（1）注油不及時(shí)。電機(jī)運(yùn)行溫度高，油脂消耗快，按傳統(tǒng)周期注油，無法補(bǔ)充油脂消耗，補(bǔ)加油脂不及時(shí)造成缺油使電機(jī)定子繞組槽楔損壞及脫落。解決方案：通風(fēng)、空調(diào)制冷等方式來降低電機(jī)運(yùn)行環(huán)境的溫度；冷卻裝置無積垢，風(fēng)葉完好；及時(shí)注油；必要時(shí)電機(jī)使用前進(jìn)行解體檢查，更新油脂[3]。

（2）軸承裝配不當(dāng)。軸承安裝不規(guī)范，出現(xiàn)跑圈現(xiàn)象，引起軸承運(yùn)行溫升急劇上升導(dǎo)致電機(jī)槽楔損壞。解決方案：組裝電機(jī)時(shí)保證定、轉(zhuǎn)子鐵心對(duì)中，不得錯(cuò)位[3]。

（3）軸承腔內(nèi)混入雜質(zhì)。檢修安裝時(shí)軸承腔內(nèi)處理不凈或所油脂中混入雜質(zhì)，使軸承滾道受損引起溫升過高。解決方案：安裝軸承前認(rèn)真清洗，軸承腔內(nèi)無雜質(zhì)；填加油脂時(shí)保證油脂潔凈；禁止?jié)櫥椭煊肹3]。

3.3 電機(jī)一相或兩相繞組燒毀（或過熱）的原因

第8次故障是由于配電系統(tǒng)突然失電，電機(jī)配出柜設(shè)計(jì)缺陷未及時(shí)甩負(fù)荷導(dǎo)致。原因有配電系統(tǒng)電機(jī)保護(hù)功能故障、電壓不穩(wěn)。

（1）配電系統(tǒng)電機(jī)保護(hù)功能故障。該裝置電機(jī)配電柜設(shè)計(jì)采用機(jī)械式配電保護(hù)系統(tǒng)，系統(tǒng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，故障點(diǎn)多，保護(hù)動(dòng)作不靈敏。解決方案：定期對(duì)電機(jī)配電柜保護(hù)單元檢修和試驗(yàn)；對(duì)保護(hù)系統(tǒng)改造，將現(xiàn)用繼電保護(hù)系統(tǒng)更換為綜保系統(tǒng)[3]。

（2）電壓不穩(wěn)。供電電網(wǎng)波動(dòng)，導(dǎo)致電壓不穩(wěn)，電壓突然降低，電流瞬間升高，動(dòng)力電纜在過高電流運(yùn)行導(dǎo)致?？刹扇〉慕鉀Q方案：從6kV配電系統(tǒng)整體來改造，提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性[3]。

4 目前已采取的解決措施及取得的效果

4.1 加裝溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在現(xiàn)場(chǎng)加裝記錄測(cè)溫系統(tǒng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的繞組和軸承溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過溫度記錄來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)分析，判斷和處理電動(dòng)機(jī)可能出現(xiàn)的各故障，做到電機(jī)的預(yù)知性檢修，防止電機(jī)故障的發(fā)生。

在2009年11月和12月通過溫度指示突然升高，立即對(duì)溫度異常電機(jī)下線檢修，發(fā)現(xiàn)B臺(tái)電機(jī)定子繞組的槽楔嚴(yán)重脫落和A臺(tái)電機(jī)槽鍥大面積損壞，及時(shí)處理，防止了電機(jī)損壞事故的發(fā)生。

4.2 改變運(yùn)行方式

圖1　兩用一備狀態(tài)下的電機(jī)電流及溫度圖

圖2　三臺(tái)同時(shí)運(yùn)行狀態(tài)下的電機(jī)電流及溫度圖

在夏季高溫季節(jié)高壓電機(jī)的轉(zhuǎn)子和軸承溫度達(dá)到了160度以上，甚至達(dá)到了180度高溫，電流高達(dá)61A，超負(fù)荷10%運(yùn)行時(shí)，為了降低單臺(tái)電機(jī)上的負(fù)荷，如圖1。

將電動(dòng)機(jī)原兩備一用的運(yùn)行狀態(tài)改為了三臺(tái)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，降低電機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷。采取措施后效果顯著，電機(jī)的溫度明顯下降，如圖2。電流很快降到了56A。

4.3 電機(jī)配電柜改造。

保證電機(jī)配電柜的完好，對(duì)裝置配出的6KV配電系統(tǒng)進(jìn)行整改：

（1）定期更換保護(hù)系統(tǒng)繼電器，防止繼電器性能老化導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作不靈敏。（2）電流繼電器因原設(shè)計(jì)選型不能滿足現(xiàn)供電要求，進(jìn)行重新選型并安裝調(diào)試。（3）關(guān)鍵保護(hù)回路錯(cuò)用交流繼電器導(dǎo)致小車無法及時(shí)甩掉負(fù)荷，由直流繼電器替換，經(jīng)試驗(yàn)，正常工作。

4.4 對(duì)循環(huán)水電機(jī)房安裝多處安裝通風(fēng)窗，降低環(huán)境溫度、保持室內(nèi)干燥

5 結(jié)語

通過不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),改進(jìn)修理工藝,循環(huán)水場(chǎng)高壓電機(jī)故障和隱患，經(jīng)過上述方法有效分析處理,使故障得到了很好的控制,有效地避免了事故的發(fā)生,提高了設(shè)備的完好和運(yùn)行周期，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)在循環(huán)水系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益提供了可靠的保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃國(guó)緯.三相異步電動(dòng)機(jī)的故障處理[M].水利電力出版社.

[2]楊萬青,劉建忠.實(shí)用異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)安裝與維修[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]趙家里等.電動(dòng)機(jī)故障與維修[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]張慶達(dá),高齊烈,杜瑞存.高壓電動(dòng)機(jī)故障與修理[M].上海科學(xué)出版社.

作者簡(jiǎn)介：紀(jì)艷(1982-)，女，本科，助理工程師，研究方向：工程供配電。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.037