核電廠三相異步電動機故障案例分析及檢修策略研究

李偉

摘要：三相異步電機在核電廠中應用廣泛，遍及各重要系統(tǒng)，多作為核安全相關(guān)設備或為各回路循環(huán)提供動力，在電廠的生產(chǎn)及安全中扮演重要的角色。因電廠中各系統(tǒng)設備眾多，所出現(xiàn)的缺陷或故障種類繁多，本文通過分析某核電站三相異步電機故障案例，總結(jié)出電機主要故障類型以及電機故障發(fā)生的根本原因，并對電機檢修策略提出一些自己的看法，為后續(xù)檢修工作積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：三相異步電機;故障類型;檢修策略

1.??? 背景介紹

三相異步電機是由三相交流電源供電的一類電動機，其主要組成部分包括轉(zhuǎn)子和定子兩大部分，此外還包括端蓋、風扇等附屬部分。

三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運行性能好等優(yōu)點，因此在核電廠內(nèi)應用廣泛，主要為風機、泵、RAM發(fā)電機等設備提供動力，在電廠的生產(chǎn)及安全中扮演重要的角色。而在電廠實際應用中，由于電機的數(shù)量及型號眾多，電機的檢修也成為了電氣檢修中很重要的一部分。本文通過對目前核電廠電機故障案例的分析，歸納出主要故障類型，并通過對比電機檢修程序和現(xiàn)場檢修經(jīng)驗，對目前的檢修過程提出一些建議。

2.??? 電機故障分析

電機故障種類繁多，原因復雜。主要可分為兩個大類，一是電磁方面的故障，大多發(fā)生于繞組，如絕緣皮受損、開路、短路、接線錯誤等;二是機械方面的故障，如軸承、軸承室、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子的軸承位等零部件的松動、磨損、變形、斷裂及潤滑不良等[1]。對核電廠一個燃料運行期間的電動機相關(guān)故障進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)軸承類故障占總故障類型的38%，繞組類故障占39%，其他類型故障分攤剩余比例。

2.1? 軸承類故障案例分析

在某次核電站大修過程中，現(xiàn)場解體18臺電機，其中3臺電機配合尺寸超標，軸承與軸承室內(nèi)徑配合超出標準，導致電機運行震動及溫度都不符合正常運行的要求，如圖3所示。經(jīng)過現(xiàn)場分析，造成這一軸承故障的主要原因分為兩類，客觀原因以及主觀原因。

2.1.1????? 客觀原因

電機長期運行磨損，特別是商用投產(chǎn)時間較長的電廠，電機設備出現(xiàn)老化現(xiàn)象，加上電機本身正常工作時的高速轉(zhuǎn)動，軸承外徑與軸承室內(nèi)徑，軸承內(nèi)徑與軸外徑之間存在著微小的蠕動現(xiàn)象，導致了磨損的發(fā)生，而隨著磨損程度的增加，各個部件之間的相對運動程度也隨著增加，造成一個惡性循環(huán)。另外，不同廠家的生產(chǎn)工藝存在優(yōu)劣，不同部件的成品質(zhì)量及裝配工藝也存在千差萬別，精工制造出來的電機故障率明顯低于其它。

2.1.2????? 主觀原因

軸承的安裝尺寸是一個精確度要求很高的指標，一般都要求精確到0.001mm，由于檢修人員自身經(jīng)驗，技術(shù)水平的差異，會導致測量出來的數(shù)據(jù)存在一定的誤差，加之測量工具本身存在的誤差，會使得不同的人測出不同的數(shù)據(jù)來，使用不同測量工具也會使得測量結(jié)果不同，即使是同一個人使用同一個工具，在不同的環(huán)境溫度下測出來的結(jié)果也不同。

2.1.3????? 電機軸承裝配尺寸超差所存在的危害

電機軸承裝配尺寸超差所存在的危害主要包括以下三點：

1：會導致電機軸承跑外套，讓軸承室磨損而使轉(zhuǎn)子失去中心度，進而導致轉(zhuǎn)子掃膛。

2：由于摩擦的加劇，導致軸承部位溫度急劇上升，軸承內(nèi)潤滑油脂蒸發(fā)，軸承卡死，有可能燒熔軸承和軸承室，一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，被燒熔的軸承會熔鍍到電機轉(zhuǎn)子軸承位或軸承室上，造成后續(xù)檢修工作的困難程度加大，即使不發(fā)生熔鍍現(xiàn)象，溫度上升，也可能導致電機本體溫度過高燒壞電機。

3：導致電機振動加大，由于配合間隙的增大，電機轉(zhuǎn)子的可相對運動空間增大，從而導致電機整體振動增大，有可能會導致負載受損。

2.2? 繞組類故障案例分析

某核電站進行柴油發(fā)電機組低功率試驗時，風機的驅(qū)動電機燒毀，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)電機接線盒內(nèi)V相電源進線電纜與電動機中性點端子螺栓搭接受力，搭接部位電纜絕緣層破損，線芯裸露，裸露的線芯與中性點連接片短接造成電動機V相繞組首尾之間短路，過大的短路電流最終導致電機線圈燒毀。

2.2.1????? 根本原因

由于電動機動力電纜安裝工藝不當、接線不規(guī)范，動力電纜與接線盒內(nèi)中性點連片緊緊搭接在一起，設備運行時產(chǎn)生的振動及搭接部位的受力過大，使電纜外絕緣層摩擦破損，造成電機V相首尾之間短路，從而使電動機線圈燒毀。

綜合上述案例以及現(xiàn)場關(guān)于電機故障的經(jīng)驗反饋，電機故障的主要原因都來自于人因失誤，而這些人因失誤有很大一部分都來自于檢修過程中，檢修人員操作不當，經(jīng)驗不足，比如接線錯誤、異物進入電機內(nèi)部、絕緣破損等。人的行為因素對核電廠機組安全穩(wěn)定運行的影響極大。

2.3? 人因失誤

根據(jù)文獻[2]中對國內(nèi)某核電站1992年到2001年的運行事件統(tǒng)計，得到國內(nèi)某核電站1992年至2001年運行事件與人因事件變化趨勢如圖5所示。通過分析可以看出，人因事故在整體事故中所占比例一直居高不下，達到50%以上[3]，雖然核電廠對于電機檢修過程有明確的程序規(guī)定，但是人因失誤依舊層出不窮，無法杜絕，其原因有以下幾個方面：

1.??? 不同電廠對于同樣設備的檢修程序要求差別較大，對于經(jīng)常去各項目支援的檢修人員來說，提高了人因失誤發(fā)生的風險。

2.??? 檢修人員配置不合理，大量中層技術(shù)人員流失，現(xiàn)場以缺少經(jīng)驗的年輕員工為主，增大了人因失誤發(fā)生的可能性。

3.??? 關(guān)于電機的檢修程序內(nèi)容過于單一，缺少針對不同型號尺寸設備的施工要點，特別是對于額定功率不同的電機來說，檢修過程差別很大，對于缺少檢修經(jīng)驗的施工人員來說，很容易由于自身的原因?qū)е略O備損壞。

針對以上問題，結(jié)合現(xiàn)場的檢修經(jīng)驗，提出如下解決方案：

1.??? 編制統(tǒng)一的檢修工藝標準：目前檢修工作以各電廠的檢修程序為標準，不同電廠之間的檢修程序差別較大，無法統(tǒng)一，而檢修工作不同于安裝，沒有可參考的國家標準，多以現(xiàn)場工人的施工經(jīng)驗為主，因此，將檢修工作標準化、程序化可以極大程度的減少因個人經(jīng)驗不足或者僅依靠經(jīng)驗工作引起的人因失誤。

2.??? 建立年輕員工的系統(tǒng)培訓體系：由于核電檢修工作的特殊性，目前現(xiàn)場的培訓機制還是以老帶新為主，這種機制有很大的局限性，對于員工的成長不利，長遠來看，對于檢修工作是遠遠不夠的，因此，建立年輕員工的系統(tǒng)培訓體系，將現(xiàn)場的經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為書面或者視頻資料，更直觀、更全面的提高新員工的業(yè)務水平，減少人因失誤發(fā)生的可能性。

3.??? 結(jié)論

核電廠三相異步電機作為電廠主要動力設備，在核電廠各系統(tǒng)內(nèi)都有廣泛的應用，由于數(shù)量龐大，電機故障也是電廠檢修過程中占比很高的一個環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計，電機的故障類型主要集中在繞組故障和軸承故障兩方面，根據(jù)現(xiàn)場案例分析，引起這些故障的根本原因來自于人因失誤。目前核電廠檢修程序的局限性以及檢修人員分配的不合理性導致人因失誤在所有故障中所占有的比例一直居高不下，本文針對現(xiàn)場人因失誤出現(xiàn)的原因從檢修策略層面提出編制統(tǒng)一檢修工藝標準及建立新員工系統(tǒng)培訓體系兩方面的建議，為后續(xù)的檢修工作積累經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]?? 陳超.核電廠電機設備狀態(tài)及管理對策[J].科技致富向?qū)В?013（15）.

[2]?? 張力，趙明.核電廠激發(fā)事故初因的人因事件分析[J].核標準計量與質(zhì)量，2004，24（z1）：138-144.

[3]?? 李佳瑜.核電站人因失誤分析及應對方法研究[D].哈爾濱工程大學，2014.