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电动机故障调查分析和检测维修方法

 卧龙永不言败 2018-01-31

交流电动机的应用量大面广。用户最为关心的是运行可靠性和使用寿命。调查结果表明,电动机的平均寿命大约25~30年。正确的维护、检查和及时诊断,可以早期发现事故隐患,防患于未然,从而可以减少停机停产损失和抢修费用。本文主要介绍某发电厂主机和辅机驱动用交流电动机运行20多年来的故障原因、检测方法、维护经验、诊断标准等。

电厂拥有1000多台交流电动机,多数为高电压,大功率。20世纪80年代投运以来,运行了20 多年,已经逼近电动机平均寿命的下限。调查统计分析结果表明共有133台电机发生了142起故障。故障发生部位主要是:定子线圈,引线;转子线圈,笼条,滑环,引线 和主轴;轴承部件。

其中,定子占38%,转子占30%集电环占21%,轴承占11%。从发生故障的原因方面看,主要有:绝缘老化,固定不牢,接触松动,吸湿,污损,热涨,过载,负载不良,轴承不良,润滑不良,轴电流,地基下沉,制造维修不良,保护装置不良,冷却不足,维护不良,进水,异物混入,碰伤等。由于老化污损引起者占37%;由于过载,负载不良引起者占26%;轴承方面占27%;由于维护不良(修理不当,保护装置有缺陷,冷却不足等)引起的占30%。

在故障处理对策方面,整个绕组需要修理和更新的,定子线圈占31%,绕线型转子线圈占44%,笼型转子鼠笼占38%。轴承和集电环方面的故障,多数可以单独修复,但它们对定子转子线圈损伤的影响较大。

综上所述,为了预防重大事故的发生,应在绝缘老化的诊断、槽楔松动、接触部件松动、冷却系统、轴承、保护装置等方面的检查维护上多下功夫。

检测方法

1.日常检查

日常检查周期为1~7天,检查项目有:①运转状态:电压,频率应在正负5%以内,负载电流应不超过额定值噪声无异常,振动幅值小于25微米(2极机),40微米(4极机)60微米(6极以上的电机),温度(机座,轴承,线圈)无变化,无异味,通风系统过滤器网无堵塞;②外观:机座无龟裂,损伤;③轴承:滚珠轴承的噪声,振动,温升应无异常,滑动轴承的温度,油箱油量(油位),润滑状态(油环转动,油流状态)等都应正常,无露油;④油冷却器:冷却水状态应正常,无漏水现象;⑤集电环装置:应无火花,无异常声音。

2.定期检查

与日常检查不同,定期检查项目较多,检查周期各不相同。

⑴轴承:滚动轴承应按规定间隔期进行拆检,内外圈滚动面,滚动体,保持器等应无异常,润滑脂无污染,排出的润滑脂应无金属粉末和异物,补给润滑脂。滑动轴承应检查油量,油位(1周)和油的老化(3个月),不得混入油泥和钨金粉,润滑油不得污染,氧化,变色。还要进行油的分析(6个月),轴承拆检(周期为1-3年)用塞尺检查间隙应在允许值以内,下部轴瓦接触应在80%以上,上部应不接触,推力瓦不应接触,轴瓦不应有变形,损伤,剥离等。油环内外表面应无磨耗,其圆度应在其直径的0.003倍以内,其合缝偏差应小于0.05mm(径向和轴向)止动螺钉不得松动。最后清扫油箱。油冷却器也要清扫(4个月-1年)。轴电流的检查(6个月)采用电压计,如轴承与大地间电压比以前低,就要更换绝缘。轴承固定螺钉(1年)应打印标记,不得松动。

⑵保护装置(1年1次):轴承温度计,警报装置,断流,压力,差压,油量等继电器,连锁装置,探测线圈温度计,过电流继电器等电器保护装置都应正常动作。

⑶联轴器(1年):固紧螺钉不得松动,止动销钉要特别注意。

⑷底座:混凝土(1年)不得有裂纹和失常,还要不定期检查底座。对机体振动的影响。

⑸定子(1-3年):铁心,线圈上不得有尘埃,油,水分,异物等,铁心不得过热,变色,有接触痕迹或松动。引出线绝缘接续部分应无异常。线圈端部绝缘应无变形,损伤,污损,变色,流漆,漏电痕迹等。槽楔应无干枯,松动,甩出,脱落等现象。绑扎应紧固。测温元件引线无异常,端子无松动。

⑹转子(1-3年):绕线型转子的铁心,线圈检查要求与定子相同。绑线应无松动,鼓包,龟裂,损伤,折断,沾上焊锡等。槽楔的检查与定子相同。线圈引线应无过热,变色,松动等。

⑺集电环:表面形成的黑色和黄茶色薄膜应有光泽(1周-1个月)。表面和倒角无损伤,低速时的偏心不超过0.05mm(1-3年)。

⑻电刷(1周-1个月):磨耗应无异常,磨损到低于8mm(距刷辨铆接处距离)时应更换。电刷与刷盒间隙适当,电刷滑动自如。各电刷压力应均匀,并符合厂家的指定值。刷辨引线端部固定无松动,电缆绞线不得有单根断线,端头铆接处不得变色,松动,否则立即更换。

⑼刷握:刷盒内壁表面磨耗不得过大(1周-1个月)。电刷与滑环之间间隙应均匀,电刷也不应置于滑环以外,而且应有转子移动1mm以上的余量(6个月)。

⑽短路装置:接头不应有过热痕迹(1个月)。短路环等应滑动自如无松动。

⑾定子,转子各种固定螺钉(1年):不得松动,止动销和焊接处不应损伤,龟裂。

⑿铁心(1年)间的气隙:应保证在平均值正负10%范围内。

⒀引出线(1年):应无龟裂损伤。

⒁接地线(1个月):应无损伤,接触良好。

⒂间隔加热器(1-3年):应无异常。

⒃通风冷却系统(1-3年):风洞内无漏水腐蚀现象,不应龟裂,破损,裂纹等。冷却风量不得减小,冷却器无堵塞。

⒄绝缘电阻(1个月):采用直流高压法试验,应大于1000兆欧。极化指数应大于1.5。泄漏系数应小于30。

⒅绝缘老化诊断(1-3年):采用介电正切法时,介质损失角正切应小于10%,其增量应小于3.5%(6kV)和小于0.7%(3kV)。采用交流电流法时电流增加率,应分别小于8.5%和4%;第一电流急增电压应分别大于3.8kV和2kV;第二电流急增电压应分别大于8.6kV和4.6kV;采用局部放电法时,放电起始电压(500pC时)应分别大于3.2kV和1.9kV。最大放电电荷量应分别小于3000pC和1000pC。放电脉冲数(500pC时)应分别小于100pphC和50pphC。

上述所列有关定期检查的项目,检查周期和各重要求,判断标准等,都是在拆除电机端面后进行检查的依据。多年来所积累的这些宝贵经验对防止非计划停机,发挥了重大作用

3.精密检查

实施精密检查时,不仅拆下端盖,还要抽出转子以后才能进行,是在日常定期检查的基础上需要进行详细的检查时,才进行这种精密检查。检查计划的拟定,要考虑到电机的用途,重要程度,运行状况,设置环境等因素。

⑴鼠笼的精密检查——为了节能,主机辅机设备及其驱动电机经常处于启动,停机状态,笼型转子启动时,电流高达额定值的5-7倍,容易引起过热,热应力,并使笼条,端环断裂,破断根数增加或破断部分与定子线圈接触,将使后者烧损。因此,必须对转子导体进行精密检查:首先观察,敲声检查,着色探伤,超声波探伤;然后进行运行检查,用电流表看有无过大波动;最后进行运行中诊断,对比启动电流,分析运行电流频率,测量气隙磁通,并提供笼条断裂情况的诊断报告。

⑵绝缘的精密检查——在电气,机械,热,环境等因素的综合作用下,电机绝缘逐年老化。尤其是重合闸时或电网系统一相接地时,电动机承受的过电压高达对地电压的3倍。因此,绝缘诊断的目的就是判断它运行中的绝缘耐电压强度能否在短时间内达到(2E+1)kV。调查表明,电机线圈绝缘的耐压强度每年的降低率为2.5%。对高电压电动机绝缘老化的诊断采用非破坏法,在施加交流和直流高电压情况下,进行绝缘吸湿状态和空隙老化的诊断。

维修方法

在确定电机的故障及其部位以后,首先要考虑修理难度,如果局部修理是可行的,那最好,比如切除烧损的线圈并更换以备用线圈。如果难度很大,而且是致命的,就要考虑更换整个电机。如果没有同型号,同规格电机,在更换时还要考虑到容量,电压,转速,尺寸,轴心高,轴径等的匹配。在维修方面最好与电机制造厂家联系,争取他们的帮助和指导。

由于采用上述检测维护方法,电厂从未发生意外的和和非计划停机事故。虽然也发生过故障,也进行过更换备用线圈,甚至在没有同型号备用电机情况下,也更换过电机,但并未造成停机停产的过大损失,而且把维修费用减小到最低限度,这正是用户所希望的。对已运行20多年的电机,有的已经更新,没有发展到它们自然寿终,从而达到防患于未然。当今世界的大型企业,如发电厂,钢铁厂等,设置有千台电动机的,甚至更多的电机,司空见惯。上述经验对于它们会有很大帮助和启发。

(摘编自《电气技术》,原文标题为“电动机故障调查分析和检测维修方法”,作者为齐丽梅。)

电动机故障调查分析和检测维修方法

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