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水泥廠大型10KV高壓電機故障分析及解決對策

2021-03-10
 張秀全
冀東水泥(煙臺)有限責任公司
 
某公司5 000t/d熟料生產線配置2臺JLMS46.4原料立磨綜合臺時產量 315t/h以上,內置籠形轉子選粉機,4個錐形輥子與磨盤配合破碎、研磨工作,主傳動為2 600kW繞線型高壓進線10kV電機;水泥φ4.8m×9.5m滑履管磨配套主傳動為3 550kW高壓電機。生產過程中曾經出現過電機電流異常波動、或進線高壓柜數字式綜合保護裝置報“本線路接地”電機保護跳停機以及出現電機軸承座密封內漏油、總降110kV變電站消弧線圈控制系統保護動作、轉子集電環導電螺桿崩斷等現象,經研究排查分析后,針對各故障現象逐步分析解決了發生的問題,保證了設備生產正常運行。 
 
1 立磨配套設備主要技術數據 
 
(1)原料立磨型號JLMS46.4,磨盤直徑4 600mm,轉速27.1r/min。 
減速機型號J L P 2 50 G,輸入功率2 6 0 0kW,速比i=36.585∶1。 
主電機型號YRKK800_6,額定功率2 600kW,轉速992r/min。 
定子電壓10kV電流182A,轉子電壓2 450V,電流651A。
絕緣等級F,防護等級IP54/IP23,冷卻方式IC611。 
配套液體電阻起動器型號WYQ6-3CRX。 
 
 
(2)水 泥 B 線φ 4.8m×9.5m滑履管磨主電機YRKK900_8,額定功率3 550kW,定子電壓10kV電流253A;轉子電壓2 450V電流 928A。 
 
2 電機故障分析及解決措施 
 
2.1 立磨電機運行電流異常波動 
 
原料A磨機生產運行中突然出現電機電流異常波動,而且波動范圍在125A~210A較大(正常情況電流波動范圍在135A~165A,波動寬度范圍操作控制在±10A左右),停止向磨機內供料,分別采取從工藝操作、機械設備及液壓控制系統、電機電氣線路控制系統等三個方面分別查找原因。檢查沒有發現入磨風溫、風量、研磨壓力、擋料圈高度、料層粒度和厚度等工藝操作異常變化;進一步檢查也沒有發現磨內進入金屬異物、機械設備零部件損壞和各磨輥液壓系統異常情況。操作磨輥抬起,電機帶動減速機空載運行電流在40A~100A左右波動范圍很大,正常應該空載運行電流穩定在額定電流的1/3即60±1A左右。停機檢查后再次啟動時電機發出沉悶聲,但沒有轉動。總降變電站消弧線圈柜報“母線接地”故障。逐步詳細檢查電氣線路控制系統和電機發現電機定子引出線絕緣層損壞,露出內部銅線,其中有一根銅線崩斷導致三項U、V、W中只有U、V接通,其他項不通,電機啟動不起來。 
 
 
原因分析:電機引出線沒有與定子綁扎固定牢靠,電機運行過程中,內部冷卻循環風吹動引出線與定子金屬摩擦,導致定子線圈引出線絕緣層損壞絕緣性能降低,露出內部破損部分銅線與定子有時瞬間搭接,導致瞬間對地泄漏電流增大,三項電流不平衡而引起電流異常波動,屬于電機出廠時沒有把電機引線固定牢靠的質量原因所致。 
 
 
現場解決措施:
(1)現場拆除電機上蓋,檢查破損引出線,對于二根絕緣層損壞但銅線沒有斷裂問題的電纜采用絕緣套管做絕緣耐壓處理。
 
 
(2)對于銅線崩斷電纜,由于當時沒有合適電纜,現場采取清理銅線崩斷部位,切掉銅線氧化部位,用銀焊條施工焊接崩斷銅線電纜,清理焊接毛刺,做好絕緣層保護,更換定子線圈引出線銅鼻子等附件。
 
 
(3)作好電纜絕緣保護措施并固定綁扎引出線,并做定子實驗三項直流阻值0.42Ω相同,符合技術要求。 
 
 
開啟電機后空載和工作帶負荷運行電流平穩正常,沒有異常聲音和過熱情況。通過采取上述措施快速恢復了電機穩定運行,效果較好,保證了生產運行。 
 
 
另外,水泥磨也是同類故障原因,水泥B線滑履管磨運行過程中,總降110kV變電站B線高壓柜綜合保護裝置提示“進線接地保護”故障和消弧線圈控制柜系統保護動作。經查,主電機引出線未進行有效固定,導致定子線圈B相引出線絕緣層磨破損壞,露出內部破損部分銅線引起變電站保護裝置報“進線接地保護”故障和消弧線圈系統保護動作。中控操作員得到信息及時停磨主電機,避免了一次高壓電機發生重大損壞事故。現場更換三根引出線電纜,并重新制作引出線銅鼻子等附件,作好電纜絕緣保護措施并固定綁扎引出線,并做定子實驗三項直流阻值0.31Ω相同,符合技術要求。開啟電機后空載和工作帶負荷運行電流平穩正常,沒有異常聲音和過熱情況。通過采取上述措施快速恢復了電機穩定運行,效果較好,保證了生產安全運行。 
 
2.2 立磨運行過程,主電機突然跳停機
 
 
原料B磨主電機運行過程中突然跳停機,發現B磨進線高壓柜綜合保護測控裝置報“本線路接地”故障跳停;主電機綜保報“非電量1動作”故障。利用10kV高壓搖表檢測發現主電機定子繞組在升壓到7 000V時出現對地放電現象。遂決定將主電機開蓋檢查,發現負荷端轉子冷卻風扇輪與裝配支撐固定兩個頂絲松動、配合鍵松動并輕微滾鍵、風輪葉片鉚釘脫落,甩掉下葉片把錠子線圈切割刮壞,引起一匝線圈崩斷“放炮”。 
 
 
原因分析:圖1為原料B磨運行趨勢曲線。
 
 
 
 
 
從以上原料B磨停機前運行趨勢曲線圖看,主電機沒有異常超負荷運行,電流沒有超出額定182A運行,研磨加載壓力控制在5.0~5.8MPa,減速機水平和垂直振動值分別在4mm/s和3mm/s以下,電機軸瓦溫度在55℃~57℃,電機繞組溫度小于55℃運行正常,證明生產運行工藝操作正常,沒有違反工藝設備操作規程。 
 
 
 
 
 
從電機定子繞組線圈圖2和轉子風扇葉輪圖3損壞分析,主要是由于運轉中負荷端轉子風扇葉輪葉片鉚釘松動和葉片從折彎處斷裂后脫落,甩掉下葉片沖擊切割線圈破損“放炮”崩斷,導致進線高壓柜綜合保護測控裝置報“本線路接地”故障跳停。另外,檢查發現非負荷端轉子風扇葉輪葉片折彎處也有開裂,雖然未完全斷裂脫落但也存在嚴重制造質量安全隱患。
 
 
 
 
 
解決主要措施:(1)解體檢查并高壓清洗定子鐵心油污等,更換同規格新線圈及測溫電阻見圖4,按照工藝技術要求浸漆“F級”、烘干。(2)制作轉子負荷端風扇葉輪并安裝在軸支撐座上,葉輪和軸支撐座除采取鍵連接固定外,另外,采取增加兩個位置用M12頂絲使葉輪輪轂與支撐座固定牢靠防止松動。(3)高壓清洗轉子除灰和污垢、浸漆“F級”、烘干。(4)檢查轉子非負荷端風扇葉輪葉片折彎處有開裂的見圖5,全部采取焊接葉片折彎拐角方式,防止再發生斷裂脫落。(5)轉子組做動平衡達到G1.0。(6)組裝轉子與定子,檢查軸與滑動軸承配合間隙和接觸面積達到技術要求,修復滑環表面光潔度與碳刷接觸良好。(7)按照技術要求做好高壓電機各種絕緣、耐壓、泄露等實驗。
 
 
 
2.3 電機軸承瓦座密封內部漏油
 
 
 
 
 
打開電機軸承瓦座前后端蓋,發現電機底部和線圈上有油污,主要原因是(1)原始電機軸承座迷宮密封回油管安裝時,膠管與鐵管絲頭連接金屬卡箍沒有緊固牢靠,導致膠管熱脹冷縮時松動掉下,見圖6漏油并隨循環冷卻風飛濺到繞組線圈上。(2)密封回油膠管老化,出現裂紋導致滲油至電機內部。(3)電機軸承座密封回油孔(管)進入油泥或雜物堵塞,導致多余潤滑油從軸頭密封處漏出。(4)軸瓦浮動式迷宮密封油封破裂漏油。 
 
 
 
解決措施:(1)定期檢查緊固油管卡箍牢靠。(2)定期檢查更換老化開裂油管。(3)清理回油管油污及雜物等,保證回油管路暢通干凈。(4)更換磨損或破裂的軸瓦浮動迷宮密封油封件見圖7。
 
目前,大型高壓軸瓦電機端蓋式軸承座普遍存在內漏油情況,因而電機線圈受油污腐蝕燒損的情況時有發生,這類事故大多數發生的部位基本集中在電機定子槽口、繞組端部和繞組引線的位置。主要分析是漏入油污粘附在線圈上,對線圈主絕緣溶解浸蝕,使主絕緣與導線分層,線圈整體絕緣強度降低;繞組引出線受油污浸泡絕緣皮鼓脹老化,長時間運行會導致電機定子繞組相間短路、接地短路等故障。 
 
2.4   水泥B線φ4.8m×9.5m滑履管磨配套主傳動為3 550kW高壓電機啟動不起來 
 
 
經查主電機高壓控制柜綜合保護測控裝置報“過流速斷”保護動作(設定電流速斷高值16.88,低值12.66),開不起來電機。原因分析:現場檢查發現主電機轉子集電環導電螺桿、絕緣套、墊圈與δ4mm半圓銅排板通過1個M16螺母連接緊固方式,導電螺桿通電受熱膨脹后,與半圓銅排板固定不牢靠發生相對松動,產生放電弧光崩斷放炮,集電環導電螺桿損壞見圖8,導致高壓控制柜“過流速斷”保護動作,開不起來電機。半圓銅排板與固定導電螺桿采用單側螺母緊固效果存在松動隱患,屬于電機制造安裝質量問題。
 
 
 
 
 
現場解決措施:(1)檢查電機轉子三相直流阻值相同18mΩ,說明轉子沒有其他損傷。(2)清理各部位產生的碳黑和弧光金屬渣。(3)更換弧光崩斷的2件半圓銅排板和4根導電螺桿。(4)按照轉子集電環導電螺桿、絕緣套、墊圈M16螺母與δ6mm半圓銅排板順序組裝后,再通過M16螺母連接方式,分別固定3塊半圓銅排板,這樣,每塊半圓銅排板兩側分別改進為由兩個螺母緊固,修復見圖9,防止半圓銅排板與固定導電螺桿之間發生松動。然后分別每塊銅排板再固定兩根轉子引出線電纜,并用兩片防松墊片鎖緊連接螺母。
 
 
 
 
 
3 結 語 
 
 
 
大型高壓電機是水泥生產線重要電氣設備,體積、重量較大,價格昂貴,拆裝維修困難,一旦發生故障停機時間較長,如在市場銷售旺季會影響水泥生產和銷售經濟效益,同時,產生較高維修費用等經濟損失,從以上電機故障診斷分析,通過有針對性采取措施,實施后效果良好,保證了高壓電機穩定運行。雖然是國內重點大型電機股份公司生產的產品,但也會存在制造、安裝等這樣或那樣的不應該發生的問題,也應吸取教訓引以為誡,避免發生類似故障。 
 
 
(1)大型高壓電機進廠時,嚴格按標準驗收質量,一定要檢查電機定子繞組引線電纜是否固定牢靠,同時,再線已經運行電機,利用檢修保養時機除要做預防性試驗外,也要檢查引線電纜是否松動和破損異常,一定要固定牢靠安全。 
 
 
(2)大型高壓電機設計轉子風扇葉輪應優先選取葉片與前后盤焊接固定形式比較安全可靠。葉片鉚接方式容易出現鉚釘與孔配合松動脫落,同時2~3mm厚度較薄鋼板葉片折彎后存在應力集中現象,容易出現開裂缺陷。對于生產線已經安裝使用電機轉子風扇葉輪葉片鉚接方式的,要定期檢查鉚釘與孔配合是否松動脫落和葉片開裂,發現問題及時解決處理,避免發生設備故障或事故。 
 
 
(3)電機滑動軸承采用稀油潤滑時,軸承座迷宮密封回油膠管設計安裝時,要優先選用強度較高彈性好的帶有鋼絲透明膠管為主,強度高且檢查回油比較直觀;黑橡膠管受油浸泡后容易老化出現龜裂滲油,不透明檢查不方便,一定要定期檢查固定回油膠管卡箍牢靠性。 
 
 
(4)高壓電機轉子集電環上固定導電螺桿與轉子引出線半圓銅排板之間采取2個螺母緊固防止發生松動。然后分別每塊銅排板再固定2根轉子引出線電纜,并用2片防松墊片鎖緊連接螺母。定期6個月利用檢修時機檢查連接螺母緊固情況,防止發生設備故障。 
 
 
(5)加強大型高壓電機管理,除加強日常巡檢維護外,檢查油位不要高于油鏡刻度上限,供油壓力不要高于0.15MPa,主要是保證潤滑供油量要求。檢修消除軸瓦和油管路振動,清理呼吸帽,防止漏油,同時,檢查軸承座排污孔觀察漏油量,及時判斷更換軸瓦磨損的密封件。建立定期6個月檢查保養制度,對電流、電壓、溫度、振動、絕緣阻值、聲音等運行實際記錄與歷史數據趨勢比較分析,總結原因,及時解決故障隱患,保證大型高壓電機在生產線上安全穩定運行。
來源:《中國水泥》2015年11期 
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