電動(dòng)給水泵電機(jī)端部故障分析
評(píng)論: 更新日期:2008年05月08日
珠江電廠裝機(jī)容量為4×300 MW。其鍋爐給水方式為2臺(tái)小汽輪機(jī)給水泵加1臺(tái)電動(dòng)給水泵(以下簡(jiǎn)稱:電給泵),在通常情況下電給泵作為小汽輪機(jī)給水泵的備用泵。
電給泵配哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的Y9000-2-4型電機(jī),額定功率為5 500 kW,額定電壓為6 kV,額定電流為596 A。電機(jī)繞組的接線形式為:雙層迭式繞組,總槽數(shù)為72,節(jié)距為16;線圈接線為二路星形并聯(lián)(即2Y)。
該廠自投產(chǎn)以來,電給泵電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)端部放炮共計(jì)4臺(tái)次;定子線圈直流電阻不平衡(經(jīng)進(jìn)一步檢測(cè)確定,為線圈引出的極間連線存在嚴(yán)重缺陷)為1臺(tái)次。電機(jī)端部故障造成機(jī)組多次啟動(dòng)失敗,嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。
1 故障部位及現(xiàn)象
1.1 1號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
(1) 1995年5月,1號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端,一極間連線被燒斷。斷口平整,被燒斷的兩端端口尚在同一軸線上,端部墊塊、綁扎線完好無損、無位移。
(2) 1999年6月,在對(duì)1號(hào)電給泵電機(jī)進(jìn)行定期檢測(cè)時(shí),三相直流電阻不平衡系數(shù)達(dá)4%,其中B相直阻明顯偏大。通過試驗(yàn),找出過熱點(diǎn)在前置泵端二點(diǎn)半處的一線圈引出線靠近線圈的直線部位。剝開絕緣后,4根并繞線圈中有兩股線已被燒斷。
1.2 2號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1997年4月,2號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部4點(diǎn)鐘的位置,有一極相繞組引出線靠近線圈的直線部位被燒斷。斷口平整,被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上,端部墊塊、綁扎線完好無損、無位移。
1.3 3號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1997年3月,3號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部4點(diǎn)鐘的位置,有一極相繞組引出線在線圈根部燒斷。斷口平整,被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上,端部墊塊、綁線完好無損、無位移。
1.4 4號(hào)電給泵電機(jī)故障部位及現(xiàn)象
1999年6月,4號(hào)電給泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在前置泵端的端部有2處被燒斷。其一是在11點(diǎn)鐘的位置,同一極相繞組相鄰兩槽線圈的連線拐角處,其燒斷的斷口平整,斷口兩端引線沒有位移,被燒斷的兩端導(dǎo)線尚在同一軸線上;其二是在1點(diǎn)鐘的位置上,是極相繞組引出線在引線根部緊靠線圈的部位,將線圈和引線同時(shí)燒斷,斷口處的三組線均沒有位移,端部墊塊、綁線完好無損、無位移。
1.5 電給泵電機(jī)故障的特點(diǎn)
綜合上述電給泵電機(jī)故障部位及其現(xiàn)象,可以歸納總結(jié)出電機(jī)故障的幾個(gè)特點(diǎn)。
(1) 電機(jī)故障全部發(fā)生在電機(jī)啟動(dòng)時(shí),這時(shí)的沖擊電流大。
(2) 電機(jī)的故障部位,全部都在前置泵端。即在電機(jī)各定子線圈繞組下線完成后進(jìn)行極間連接的最后工作面處,具體部位有:
①線圈的彎角(定子線圈機(jī)械加工成型的彎角)部位;
②在進(jìn)行電機(jī)極相繞組最后連接需要進(jìn)行煨彎的部位;
③線圈或引線的直線部位;
④引線的焊接部位。
(3) 所有被燒斷口兩側(cè)的導(dǎo)線仍在同一軸線上。
(4) 所有被燒斷的斷口都比較平整,導(dǎo)線固化了的外包絕緣沒有崩裂現(xiàn)象。
(5) 電機(jī)端部墊塊、綁扎線完好無損、無松動(dòng)、無位移現(xiàn)象。
(6) 所有斷口處,沿?cái)嗫谙騼蓚?cè)導(dǎo)線方向有一段絕緣層空殼(導(dǎo)線已被燒毀,但包纏其表面的絕緣尚未完全燒毀)。
2 電機(jī)端部故障原因分析
2.1 極間連接焊口質(zhì)量存在問題
極間連線焊口質(zhì)量存在問題,如氣孔、夾渣等,表現(xiàn)為直阻值偏大。在電機(jī)啟動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生大量的熱量(缺陷點(diǎn)所釋放的熱量與此點(diǎn)的直阻成正比,與通過它的電流平方成正比),使缺陷點(diǎn)的溫度急劇上升,造成該處的缺陷進(jìn)一步惡化,直阻進(jìn)一步增大。這樣,在下次啟動(dòng)時(shí),在同樣的啟動(dòng)電流沖擊作用下,缺陷焊口的損傷比上一次更大,即每一次足夠大的啟動(dòng)電流的沖擊都會(huì)進(jìn)一步惡化焊口的缺陷。如此循環(huán)往復(fù),直至燒斷。在導(dǎo)體被燒斷的瞬間,斷口兩側(cè)拉弧,導(dǎo)體進(jìn)一步被燒毀,同時(shí)纏在導(dǎo)體外層的絕緣層被弧光燒斷、絕緣層斷口兩端包纏在被燒毀導(dǎo)線外層的絕緣被部份燒毀形成一段空殼。
2.2 繞制定子線圈的線材存在缺陷
繞制定子線圈的線材存在缺陷,如細(xì)微裂紋、夾渣、材質(zhì)不均勻,或在對(duì)繞制線圈的線材進(jìn)行退火處理時(shí),由于工藝問題造成退火不均或不充分,或者在制作線圈時(shí)某些部位又重新被淬火,造成該部位的直阻偏大。這些缺陷點(diǎn)被啟動(dòng)電流沖擊后,不斷惡化直至燒斷、放炮。其故障的發(fā)展機(jī)理如2.1所述。
2.3 定子線圈在機(jī)械成型時(shí)產(chǎn)生裂紋
定子線圈在機(jī)械成型時(shí),在彎角處產(chǎn)生細(xì)微裂紋,或者由于電機(jī)在下線完成后,對(duì)端部極相繞組引線進(jìn)行煨彎時(shí),由于工藝掌握不好造成細(xì)微裂紋。細(xì)微裂紋的出現(xiàn)使該處的直流電阻偏大,在足夠大的電流沖擊下,裂紋缺陷逐步發(fā)展直至將線匝燒斷放炮,其發(fā)展機(jī)理如2.1所述。
3 電機(jī)的改造方案
根據(jù)以上分析可知,只要能限制在線圈細(xì)微缺陷部位所釋放出來的熱量,使其不足以使該部位的細(xì)微缺陷進(jìn)一步惡化,就能解決電機(jī)端部放炮的問題。根據(jù)焦耳—楞次定律,將電流降低,使其產(chǎn)生的熱量不足以使線圈缺陷進(jìn)一步地惡化。據(jù)此,在不改變電機(jī)銘牌參數(shù)的前提下,確立了如下電給泵電機(jī)的改造方案。
(1) 原電機(jī)為二路星形接線,改為四路星形接線。線圈由原四股并繞五匝改為二股并繞十匝,使通過電機(jī)每一線圈中的電流減小為原設(shè)計(jì)的一半;
(2) 原電機(jī)二路端部極間聯(lián)線為自由聯(lián)接。改為各支路用導(dǎo)電銅環(huán)聯(lián)接,銅環(huán)牢固綁緊,并且牢固地用鐵支柱支承;
(3) 完善線圈和端部的固定方式,使電機(jī)線圈和端部更加緊密地成為一體。
經(jīng)過上述改造的電機(jī)投入使用至今,雖經(jīng)頻繁啟動(dòng),但在每年一度的預(yù)防性試驗(yàn)中,其直流電阻的不平衡系數(shù)幾乎沒有變化,電機(jī)端部故障再未出現(xiàn),電機(jī)的改造達(dá)到了預(yù)期的效果。(付海金 張零一