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大型交流異步電動機軸電流的危害與防治

大同二電廠裝機容量為6×200 MW,其中5,6號機為國內首批空冷式機組,與之相配套的循環泵電動機為匈牙利生產的立式電機,型號為FVKO 906 M16,額定功率為1 200 kW。與1~4號機濕冷機組循環泵電動機不同之處是電機采用滾動軸承,每臺電動機有2盤導向軸承(型號為NU238)和1盤推力軸承(型號為29340E),導向軸承潤滑脂原為二硫化鉬現為XO(倍力)潤滑脂,推力軸承潤滑油為20號透平油。電動機轉子軸上部安裝一個巨大的風扇,靜子圓周設有通風散熱管。
1  存在問題
    5,6號機循環泵共配5臺電動機,每機2臺,1臺備用。從1989年投產到1999年電動機運行基本良好。但此后運行狀況逐步變差,如檢修后的電動機,在運行一段時間后出現異常聲音,且聲音逐步增大,不得不換用備用電動機。據統計,5,6號機循環泵電動機1998年檢修2次,1999年4次,2000年7次,2001年9次,2002年8次,2003年10次。電動機運行周期越來越短,造成檢修工作量劇增,材料消耗增大。特別是電動機每次檢修需更換3盤SKF進口軸承,價值近2萬元,占用日常維護費用的很大一部分。更為嚴重的是循環泵電動機運行不穩定,已經影響到5,6號機組的安全、穩定長周期運行。
2  原因分析
    經分析研究,認為循環泵電動機運行周期縮短是由于軸承受損所致,而造成循環泵電動機軸承受損的主要原因為,磁通脈動造成的軸電壓累積,使油膜擊穿形成軸電流,軸電流持續不斷地對軸承內圈放電,導致軸承滾道產生麻點,這種損害不斷擴大,在滾道上形成搓板狀的傷痕。此時,電動機的異常聲音非常明顯,只得換用備用電動機。此外由于電動機的多次檢修,風扇互換及緊力面的磨損等原因造成風扇動平衡不好,從而加劇了軸承的損壞。另外,如檢修工藝不合理,檢修后中心找得不正,也會影響電動機軸承的使用壽命。根據理論分析,軸電流流經下軸承的回路被切斷后,將會通過上部和中部軸承構成回路,造成中上部軸承的損害。為了驗證對軸承損壞原因的判斷,在運行時間最短、軸承損壞最明顯的3號電動機上進行了試驗:
    (1) 2002年12月,3號電動機檢修時用事先加工好的絕緣套替換了原來的下軸承套。
    (2) 2003-01-05,將3號電動機安裝在6號機2號循環泵上。運行3個月后,因聲音異常,被更換下來。解體檢修時發現,下部軸承完好無損,中上部軸承繼續受到損害。
    (3) 將該電動機修復后, 于2003-04-05,安裝在6號機1號循環泵上,2003-07-21,該電動機因聲音異常被換下,解體后檢查結果與上次一樣。
    經過2個運行周期的檢驗,發現以前受損最重的下軸承安然無恙,而受損輕微的中間軸承卻出現了嚴重的損害,上推力軸承的受損程度與以前相當,確證了軸電流損害軸承的觀點。
3  改進措施
    (1) 由圖1可以看出,轉子軸電壓可以通過3盤軸承與靜子端蓋、靜子鐵芯等形成閉合回路,只要切斷任意2只軸承的電流通道,閉合回路就不能形成。上部推力軸承浸在透平油中運行,沒辦法對其絕緣,因而只能對中部和下部軸承進行改造。首先,在中間軸承小端蓋與電機上端蓋之間加絕緣,即將小端蓋結合面車去2 mm,加入2 mm厚的絕緣墊,小端蓋外圓包3層玻璃絲帶刷膠,螺栓套絕緣管并加絕緣墊。其次將下部軸承套更換為絕緣套,螺栓包絕緣加絕緣墊,下部軸承甩油盒加絕緣墊。
    (2) 改進安裝工藝,確保電動機無安裝偏心等工藝問題。
    (3) 加工制作簡易的風扇找靜平衡裝置,對5臺電動機的風扇進行找靜平衡工作。
    2003年8,9,11,12月對5臺電動機全部進行了改造,效果明顯。2004年循環泵電動機檢修次數從上年的10次降為2次,電動機運行時間明顯加長,以3號電動機為例,從最長3個月增長到了14個月,改進取得了明顯效果。
4  結束語
    改進后的電動機運行周期明顯延長,解決了循環泵電動機軸承壽命短的問題。通過長時間的穩定運行,證明這種方法對防治大型交流異步電動機軸電流的危害是合理可行的。

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