淮陰抽水站主電機(jī)安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)

劉 濤，葉 婷，卞春兵，張立堅(jiān)，任 杰，沈 欣

（江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200）

1 工程概況

淮陰抽水站是江蘇省江水北調(diào)工程第三梯級(jí)泵站，也是南水北調(diào)東線第三梯級(jí)泵站，共裝有ZL30-7-S型立式全調(diào)節(jié)軸流泵，配TL2000-48/3250型立式同步電動(dòng)機(jī)組4 臺(tái)套，其主要作用是從蘇北灌溉總渠抽引淮安抽水站轉(zhuǎn)送來的江水，經(jīng)二河向北調(diào)送，補(bǔ)給中運(yùn)河航運(yùn)及徐淮連地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水水源。特殊干旱年份，也可向洪澤湖補(bǔ)庫(kù)，是一項(xiàng)綜合利用工程，為徐、淮、連、宿地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作出了巨大的貢獻(xiàn)，充分發(fā)揮了工程的綜合效益。

2 檢測(cè)內(nèi)容

為查清設(shè)備隱患，對(duì)站內(nèi)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行安全檢測(cè)，根據(jù)規(guī)范要求，機(jī)電設(shè)備應(yīng)以主動(dòng)力機(jī)、主水泵及與其緊密相關(guān)的重要設(shè)備為主，檢測(cè)項(xiàng)目應(yīng)能反映設(shè)備的安全狀態(tài)［1］，本次機(jī)電設(shè)備安全檢測(cè)主要對(duì)站內(nèi)主電機(jī)、主水泵、變壓器、高壓開關(guān)設(shè)備等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽檢。4 臺(tái)機(jī)組屬于同一使用環(huán)境、同一使用方式和同一生產(chǎn)廠家的設(shè)備,根據(jù)抽檢比例，需抽檢1~2臺(tái)，本次抽檢1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組。

本文對(duì)1號(hào)電機(jī)和2號(hào)電機(jī)開展繞組絕緣電阻和吸收比、繞組直流電阻、定子繞組直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流測(cè)量、定子繞組交流耐壓性能、定子繞組交流耐壓性能、氣隙、推力頭、鏡板及軸瓦（軸承）磨損，以及主軸及軸頸、滑環(huán)接觸表面磨損、機(jī)座和機(jī)架及油箱（軸承室）的裂紋、變形等主要項(xiàng)目的安全檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，從而準(zhǔn)確評(píng)定電機(jī)等級(jí)。

2.1 繞組的絕緣電阻和吸收比

絕緣電阻是電氣設(shè)備對(duì)地間和設(shè)備間的絕緣指標(biāo)，測(cè)量絕緣電阻，由所測(cè)阻值能發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電部分影響絕緣的異物，絕緣局部或整體受潮和臟污［2］。測(cè)量得到的電機(jī)絕緣電阻值高，表示絕緣良好，絕緣電阻下降，表示其絕緣已經(jīng)受潮或發(fā)生老化和劣化。

2.2 繞組的直流電阻

測(cè)定繞組直流電阻，用以校核設(shè)定值，計(jì)算效率及繞組的溫升等。繞組的大小是隨溫度的變化而變化的，在測(cè)定繞組實(shí)際冷態(tài)下的直流電阻時(shí)，要同時(shí)測(cè)量繞組的溫度，以便將電阻換算成基準(zhǔn)共組溫度下的數(shù)值。不同溫度下的電阻值計(jì)算式為

式中：R1、R2分別為溫度t1、t2時(shí)的電阻值，Ω；T為計(jì)算用常數(shù)，銅導(dǎo)線取235，鋁導(dǎo)線取225。

2.3 定子繞組的直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流測(cè)量

測(cè)量絕緣電阻時(shí)，施加的電壓比較低，直流耐壓試驗(yàn)電壓較高，對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，直流泄漏電流試驗(yàn)與直流耐壓試驗(yàn)的接線及原理相同，試驗(yàn)同步進(jìn)行，且用比較準(zhǔn)確的微安級(jí)電流表測(cè)量泄漏電流，更容易發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下，泄漏電流與所加電壓的關(guān)系應(yīng)為一條直線［3］。

2.4 交流耐壓性能

交流耐壓試驗(yàn)?zāi)苡行У匕l(fā)現(xiàn)較危險(xiǎn)的集中性缺陷，是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最直接的方法，對(duì)于判斷電氣設(shè)備能否投入運(yùn)行具有決定性的意義,也是保證設(shè)備絕緣水平，避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。交流耐壓試驗(yàn)有時(shí)可能使絕緣中的一些弱點(diǎn)發(fā)展加速，因此在試驗(yàn)前必須對(duì)試品先進(jìn)行絕緣電阻、吸收比等項(xiàng)目的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格，才能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。

2.5 氣隙

氣隙是指電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間存在的間隙，是電機(jī)磁路的主要組成部分，氣隙的大小，決定磁通量的大小，因此氣隙大小對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能有很大影響。如果氣隙較大的話，漏磁就多，導(dǎo)致電機(jī)的空載電流加大，出力減小，降低電機(jī)的效率；如果氣隙太小，會(huì)造成轉(zhuǎn)子和定子的摩擦，俗稱“掃膛”。因此，需要將氣隙控制在一個(gè)合理的數(shù)值，才能達(dá)到最佳效果。

2.6 推力頭、鏡板及軸瓦（軸承）磨損

立式機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的全部重量及機(jī)組工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，全部通過主軸傳遞到推力頭、鏡板，再通過推力瓦傳遞到上機(jī)架最終傳至基礎(chǔ)。推力頭、鏡板隨主軸旋轉(zhuǎn)，推力瓦做成扇形分塊式，為軸承座所支撐。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，推力瓦與鏡板互相摩擦，如果鏡板與推力瓦的平面度不好，會(huì)破壞兩者之間所建立的油膜，導(dǎo)致推力瓦在半干摩擦狀態(tài)下運(yùn)行，造成燒瓦事故或瓦面損壞。此外，如果推力瓦凹凸不平，具有局部高點(diǎn)，受力集中，也會(huì)發(fā)生燒瓦事故或瓦面嚴(yán)重磨損。

3 檢測(cè)結(jié)果

3.1 1號(hào)電機(jī)

定子繞組的絕緣電阻值符合要求，且吸收比大于1.2，但轉(zhuǎn)子絕緣電阻值為3 MΩ。本次檢測(cè)使用ZP5053數(shù)字式電動(dòng)兆歐表測(cè)量絕緣電阻，數(shù)值見表1。

表1 1號(hào)電機(jī)絕緣電阻測(cè)量數(shù)值

3 kV 及以上或100 kW 及以上的電動(dòng)機(jī)各相繞組直流電阻值的相互差別不應(yīng)超過最小值的2%［4］，1 號(hào)電機(jī)定子繞組直流電阻測(cè)量值相間誤差為12.04%。直流電阻檢測(cè)采用JYR-10直流電阻測(cè)試儀，測(cè)量數(shù)值見表2。

表2 1號(hào)電機(jī)直流電阻測(cè)量數(shù)值

定子繞組直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)，各相在15 kV試驗(yàn)電壓下，泄漏電流測(cè)量值存在大于20 μA且與最小值差別大于100%的數(shù)值。定子繞組直流耐壓和泄漏電流測(cè)量檢測(cè)主要儀器是BGG 直流發(fā)生器，數(shù)值見表3。

表3 1號(hào)電機(jī)直流耐壓和泄漏電流測(cè)量數(shù)值

定子繞組交流耐壓，試驗(yàn)電壓10 kV，測(cè)試1 min，無閃絡(luò)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓，使用2 500 V絕緣搖表遙測(cè)1 min，無異?，F(xiàn)象。同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的交流耐壓性能檢測(cè)，電壓應(yīng)設(shè)為額定勵(lì)磁電壓的7.5倍，且不應(yīng)低于1 200 V，但不應(yīng)高于出廠試驗(yàn)電壓值的75%［5］。定子和轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓檢測(cè)，分別使用KD-2000 型串聯(lián)諧振耐壓裝置和ZP5053 數(shù)字式電動(dòng)兆歐表，數(shù)值見表4。

表4 1號(hào)電機(jī)交流耐壓測(cè)量數(shù)值

氣隙測(cè)量值存在與所測(cè)間隙平均值偏差大于10%的情況，鏡板磨損為0.04 mm，軸瓦磨損為0.20 mm，軸頸局部磨損，滑環(huán)接觸表面局部燒蝕，機(jī)座、機(jī)架局部有裂紋。氣隙測(cè)量使用塞尺進(jìn)行，設(shè)備磨損情況主要使用游標(biāo)卡尺、千分尺進(jìn)行測(cè)量。氣隙測(cè)量數(shù)值見表5。

表5 1號(hào)電機(jī)氣隙測(cè)量數(shù)值

3.2 2號(hào)電機(jī)

定子繞組的絕緣電阻值符合要求，且吸收比大于1.2，轉(zhuǎn)子絕緣電阻值為0.8 MΩ。絕緣電阻測(cè)量數(shù)值見表6。

表6 2號(hào)電機(jī)絕緣電阻測(cè)量數(shù)值

定子繞組直流電阻測(cè)量值相間誤差為6.42%，符合不超過所測(cè)直流電阻最小值的2%的標(biāo)準(zhǔn)。直流電阻測(cè)量數(shù)值見表7。

表7 2號(hào)電機(jī)直流電阻測(cè)量數(shù)值

定子繞組直流耐壓，各相在15 kV試驗(yàn)電壓下，泄漏電流測(cè)量值存在大于20 μA且與最小值差別大于100%的數(shù)值。定子繞組直流耐壓和泄漏電流測(cè)量數(shù)值見表8。

表8 2號(hào)電機(jī)直流耐壓和泄漏電流測(cè)量數(shù)值

定子繞組交流耐壓，試驗(yàn)電壓10 kV，測(cè)試1 min，無閃絡(luò)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓，使用ZP5053 數(shù)字式電動(dòng)兆歐表2 500 V 檔測(cè)試1 min，無異?，F(xiàn)象。繞組交流耐壓測(cè)量數(shù)值見表9。

表9 2號(hào)電機(jī)交流耐壓測(cè)量數(shù)值

氣隙測(cè)量值存在與所測(cè)間隙平均值偏差大于10%的情況，鏡板磨損為0.04 mm，軸瓦磨損為0.20 mm，軸頸局部磨損嚴(yán)重，滑環(huán)接觸表面局部燒蝕。氣隙測(cè)量數(shù)值見表10。

4 安全評(píng)價(jià)及建議

經(jīng)檢測(cè)，1 號(hào)、2 號(hào)電機(jī)繞組的絕緣電阻值符合要求；直流電阻相間誤差分別為12.04%和6.42%，不合格；電機(jī)定子繞組直流耐壓，各相在15 kV試驗(yàn)電壓下，泄漏電流測(cè)量值存在大于20 μA 且與最小值差別大于100%的數(shù)值，不合格；電機(jī)定子繞組交流耐壓試驗(yàn)有閃絡(luò)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓試驗(yàn)有放電現(xiàn)象，不合格；氣隙測(cè)量值存在與所測(cè)間隙平均值偏差大于10%的情況，不合格；鏡板磨損大于0.02 mm，軸瓦磨損大于0.15 mm，不合格；軸頸局部磨損，滑環(huán)接觸表面局部燒蝕，機(jī)座、機(jī)架局部有裂紋，不合格；滅磁電阻器和軸承絕緣墊的絕緣電阻，均低于標(biāo)準(zhǔn)要求；風(fēng)扇葉片有裂紋，存在變形。此外，1 號(hào)、2 號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣電阻值為0.65 MΩ、0.80 MΩ，雖滿足大于0.5 MΩ的標(biāo)準(zhǔn)，但接近標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范，綜合評(píng)定2 臺(tái)電機(jī)均為四類設(shè)備，為保證工程效益的正常發(fā)揮和運(yùn)行安全，建議對(duì)2臺(tái)主電機(jī)進(jìn)行更換。

表10 2號(hào)電機(jī)氣隙測(cè)量數(shù)值