高壓電機是指在工頻50Hz、額定電壓為3kV、 6kV及10kV交流三相電壓下運行的電機。高壓電機分類方法有多種,從容量大小分為小型、中型、大型及特大型4種;從絕緣等級分為A、E、B、F、H、C級電機;從結構及用途上分為通用型高壓電機及特殊結構與用途高壓電機。
高壓電動機是煉化生產裝置中的關鍵設備,對裝置的生產運行起重要作用。對高壓機故障問題進行分析,提高作業人員對高壓電動機檢修、維護水平,對降低高壓電動機的運行故障,減少裝置波動頻次有重要意義。通過對高壓電動機的原理、結構及運行中容易出現的問題,做到多發現、多觀察、多分析、多總結,工作中嚴格執行標準化檢修,使高壓電動機能安、穩、長、滿、優的運行,保障生產裝置正常生產,為企業帶來更大的經濟效益。
高壓電機維修常見問題及處理
(1)將處于熱風區的引出線的舊絕緣扒去后重新加強絕緣,用F級桐馬環氧粉云母帶包扎8層,再1/2疊包0.05mm厚聚四氟乙烯薄膜1層。
(2)將引出線從定子繞組至接線盒之間增加幾處綁扎繩,減少引出線和絕緣瓷瓶的松動。
(3)用中性清洗劑擦試絕緣瓷瓶。
(4)砂光引線鼻子,接觸面涂抹導電膏,緊固壓線螺絲,減少接觸電阻。
(5)在電機接線柱和引線鼻子處包扎黃蠟帶,避免弧光放電。
2、定子槽楔松脫、端部綁扎不良的故障檢修方法
制造廠為了加快嵌線速度,把應該使2個線圈相互綁扎的端部墊塊改成嵌線前單個綁扎,兩道墊塊綁扎的改為一道。這樣的結構中端部線圈不能成為一個整體,在電機起動或運行中發生位移和振動,使絕緣磨損,嚴重者端部線圈與護圈的接觸處絕緣被全部磨去而露銅。所以繞組端部伸出鐵心外長度超過250mm應加兩道墊塊NCL,并且應綁扎牢固。
1)定子槽楔松脫的處理方法
(1)打出松脫的定子槽楔。
(2)用酚醛布板做成截面積為下窄上寬的倒梯形狀,鋸成所需的長度。
(3)將酚醛布板做成的槽楔輕輕打人槽內。
(4)將檢修過的部位刷上絕緣漆。
2)線圈端部絕緣磨損及端部綁扎不良的處理方法
(1)線圈端部磨損主要是端部線圈和護圈的接觸部分磨損,將磨損處舊絕緣削去,用F級桐馬環氧粉云母帶包扎8層,再1/2疊包0.05mm厚聚四氟乙烯薄膜1層。
(2)在端部線圈和護圈間墊3mm厚滌綸氈一塊。
(3)再用玻璃絲帶綁牢。
(4)綁扎后浸漆,用熱風吹干。
3、轉子銅條開焊斷裂點的查找及檢修方法
銅條斷裂口發生的部位幾乎都在伸長端上,并靠近與短路環的焊接處。銅條斷口附近沒有顯著的變形,沒有象塑性材料被拉斷時出現的縮頸。斷口的2個斷裂面往往吻合的很嚴密,若不仔細檢查,還很難發現。但仔細檢查會發現在斷裂面的下半部有磨光的部分,銅條的上半部還有脆性的斷裂部分,并形成前沿線,斷裂點查找及檢修方法如圖2所示。
(1)分解電機抽出轉子。
(2)用手錘輕敲銅條,經過外觀仔細檢查即可找出斷裂處。
(3)在銅條的斷裂處用拋光機或三角銼打成坡口。
(4)用耐火材料保護好鐵心,以防止被火烤傷。
(5)用銅焊焊接坡口,焊到高于坡口面為止。
(6)銼平焊界處,然后砂光焊界面。
(7)加強絕緣,涂上絕緣漆,用熱風吹干。
(8)撤除耐火材料,檢查無遺留物后用高壓風吹掃轉子。
(9)重新裝配電機并緊固各部螺絲后試車。
4、振動故障的查找及檢修方法
4.1外觀檢查
電機運轉時,用測振儀檢查測量各部位的振動值。對于振動較大的部位,要按垂直和水平方向詳細測試并記錄。如果是地腳螺栓松動或軸承螺絲釘松動,可直接緊固,緊固后再復測其振動值,查看是否消除或減輕。其次要檢查三相電源是否平衡,三相熔斷器是否有燒斷現象,發現電源有問題,應及時停機并與有關部門聯系解決。
4.2單機實驗
如果從外表處理電動機振動不能解決,則需要斷開電源,拆開聯軸器,使電動機與連接的負載機械分離,單獨實驗電動機。如果電動機本身不振動,則說明振源是由聯軸器的安裝和負載機械引起的。如果電動機本身振動,則說明它本身存在缺陷,二聯軸器和負載機械可能問題不大。這時應采取瞬時停電法來區分是電氣原因還是機械原因,或者是由兩者混合原因引起。當停電瞬間,電動機的振動立即不振或減輕,則說明是電氣原因為主,否則,機械原因的可能性大。
4.3電氣原因的檢查
關于電氣原因引起的檢查,需測試定子三相繞組的電阻是否平衡,如不平衡,則說明有開焊部位。用實燈檢查繞組接地故障。然后將電動機解體,抽出轉子,用開口變壓器檢查籠型轉子是否有斷籠。定子繞組的匝間短路故障,可觀察繞組絕緣表面燒焦痕跡來判定,也可用開口變壓器逐槽檢查。
4.4機械原因的檢查
關于機械原因引起的振動和噪聲,應首先探測電機氣隙是否均勻。檢查軸承,拆下后清洗,測量徑向間隙,其間隙大小不應超過規定。還要檢查定子鐵芯變形和配合松動的情況。松動的鐵芯可用環氧樹脂粘結,片間松動需要重新壓緊鐵芯。檢查轉軸是否彎曲,必要時還要檢查轉子鐵芯并做平衡試驗。
4.5連接部位的檢查
負載機械和電動機本身經檢查如果都正常,則引起電動機振動的原因是由連接部位造成的。這時要檢查電動機基礎水平面、傾斜度和強度。檢查中心找正是否正常,聯軸器本身是否平衡,連接間隙是否均勻、正確。聯軸器的張口是否正確等。一般應是下張口,即聯軸器下部的軸向間隙比其上部的軸向間隙要大些。
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高壓電動機軸電壓的產生、危害及防范措施
高壓電動機一般容量較大,其體積就大,在制造中容易出現磁路不平衡的情況,如硅鋼片磁化特性的差異,氣隙的不均勻等。另外,定子繞組的不平衡,三相電源的不平衡,勵磁繞組的匝間短路,異步電動機的轉子斷條等。這些都能使電動機的定子鐵芯產生沿鐵芯周圍的交變磁場,從而在電動機的轉軸上出現感應交流電壓,這就是軸電壓。
軸電壓到達一定值時可擊穿軸承的油膜,并通過端蓋機殼或軸承座與基礎形成回路產生軸電流。軸電流會引起軸瓦和軸頸或軸承的滾子與滾道產生點狀灼傷,嚴重時甚至破壞軸承的正常運轉。
為阻斷電流的回路,對采用軸承座的電動機,通常在反負荷端的軸承座下加絕緣墊,軸對承的固定螺絲也帶上絕緣套管。
在采用端蓋軸承的電動機中,如使用滑動軸承,則在軸瓦與瓦座之間放置絕緣墊;如果使用的是滾動軸承,則在軸承套上做一個絕緣隔斷,軸承套的固定螺絲也要帶上絕緣套管。另外就是直接使用帶絕緣的軸承,不過造價較高。
高壓電動機運行時振動大的常見原因
電動機的振動,尤其是高轉速電動機的振動超過標準限值,將對電動機的正常運行產生影響,甚至損壞電動機,造成機組非正常停車從而影響生產。使用頻譜儀或振動測試儀測量電動機的振動值及振動頻率,并對測量數據進行分析,可以診斷出引起電動機振動的原因。針對振動產生的原因對電動機進行檢修,可以減少檢修的盲目性,在最短的時間內完成檢修,使電動機恢復正常。
電動機產生振動的根源有電磁振動和機械振動,電磁振動是電動機固有的振動,在此不作考慮,電動機的機械振動是會隨電動機的運行產生變化并檢修可以消除的振動,故在此主要分析電動機的機械振動。
高壓電動機定子線圈電暈現象的產生及防范措施
高壓電動機的電壓定子線圈在其通風槽口和端部出槽處,其絕緣表面上的電場分布不均勻。如果局部的場強達到較高數值(非均勻臨界場強8.1kV?Mcm)時,氣體會發生局部電離(輝光放電)。在電離處會呈現藍色熒光,叫做電暈現象。當高壓電動機的額定電壓到6kV及以上時,定子線圈就開始產生電暈。電暈產生熱效應和臭氧及炭的氧化物,會阻止絕緣。因此對6kV及以上額定電壓的高壓電動機應采取措施防止電暈的產生。
槽部線圈絕緣表面再經過低電阻防暈層處理后,能夠使通風槽口電場分布變得均勻,減小軸向場強;還能使低壓電阻防暈層與槽壁接觸處處于低電位,把此處的間隙短路,如果防暈層的電阻低,防暈層有一點穩定接地,就能將絕緣表層與槽壁間的間隙全部短路,不會發生電暈。但為了降低防暈層的損耗,防暈層的電阻不適合過低,那樣就會讓離接觸點較遠的防暈層不是處于低電位,變成處于由電容電流在低電阻防暈層上產生的壓降決定的電位,一般來說用熱塑性絕緣的線圈,當防暈層電阻率達到104―105時,基本上可以避免電暈的產生。
對端部線圈會引用一級或者是二級恒電阻率的半導體防暈層,或采用一級、二級碳化硅的防暈層,可防止端部的出槽口處及端部的電暈。
高壓電動機端蓋容易產生的故障以及處理方法
高壓電動機的端蓋除功率或體積較小外一般都是帶有軸承套的,端蓋和軸承套在長期受力及本身應力的釋放時,會使其變形,造成電動機不能正常使用,另外,電動機軸承跑外套,會使端蓋的內孔或軸承套的內孔磨損,尺寸變大而無法使用。噴涂法的過程與鑲套是類似的,只不過套的材料由噴涂的金屬材料代替而已。
處理方法有三種:①重新制作備件,②對內孔進行鑲套處理③對內孔進行噴涂后再加工。重新制作備件時除了尺寸方面要做到與原尺寸一致或在相同的公差等級內外,還要充分的注意新備件有可能存在未釋放完的應力而使尺寸再次變形,鑲套處理套的單邊厚度不能小于5mm,套與本體之間要有定位措施,鑲過噴涂的金屬材料代替而已。加工時的找正很重要,除了要保證內孔與止口外圓或套的外圓同圓,還要保證內控軸線與端蓋平面的垂直,而對于軸承套,則要保證套與端蓋的安裝結合面與內孔的垂直。
高壓電動機轉子籠斷條故障的判斷及處理方法
高壓異步電動機的轉子籠斷條后,轉子磁場出現不平衡,從而使氣息磁場不平衡。這就引起電動機出力下降,效率降低。此時電動機表現為轉速下降,定子電流上升,溫升較高,這種現象在電動機負載較重使尤其明顯。因此,當出現這種現象時,應檢查電動機的轉子籠條,在確認已斷條時,應將轉子籠條進行重新鑄鋁或將其更換成銅條。
電動機絕緣電阻低
高壓電動機在停止工作一段時間后,啟動之前需要檢查絕緣強度,否則在啟動運行時會發生絕緣擊穿短路,此時會先使用兆歐表檢查,F級絕緣等級的,電壓在6000V以上等級的使用2500V兆歐表,電動機絕緣良好,它的絕緣值大于幾百兆歐,6kV電動機的絕緣強度在冷態下可按1MΩ/1kV來控制,如果發現低于1MΩ/1kV,不能啟動電動機運行,判斷高壓電動機絕緣電阻低的原因。
①電動機里面進水,受潮。需要對高壓電動機進行烘干處理。停止工作時間太久吸入大量潮氣使電動機受潮的,必須進行烘干處理,將電動機拆卸放入烘房進行烘干處理。
②如果繞組上存在雜物,粉塵,清理高壓電動機內部。
③電動機絕緣繞組老化,需要對引出線絕緣進行檢查并恢復或更換接線盒絕緣線板,檢查繞組老化情況,更換繞組。
產生電動機本體機械振動的主要原因分兩大部分,即電動機的轉子部分、電動轉子的支撐部分。電動機轉子引起振動的原因有轉子鐵芯的變形、轉子軸彎曲、轉子軸承擋與轉子鐵芯外圓的同心度超標、轉子軸承擋磨損或尺寸不合要求、轉子動平衡塊松動、開啟式電動機轉子上灰垢不均勻脫落等。電動機轉子支撐部分引起振動的原因由電動機端蓋變形、電動機軸承套變形、端蓋內孔或帶軸承套電動機軸承內孔的磨損、軸承損壞等。
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