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水泥磨主电机两次跳停的原因及处理

水泥 王燕 赵子军 左绪 2015-05-05

水泥磨主电机(YRKK1000-8,3 550 kW,10 kV)定子温度自投运以来一直偏高。在运行中因转子星形连接点开焊,引起一段过流保护跳停,焊接修复后运转4 h,转子负载端铁芯端部压铁松动脱落,发生破坏性事故,导致定子、转子接地。分析故障原因,并根据实际情况,制定大修方案,修复后运行效果良好。

1 事故经过

2009年5月某日11:20,我集团某公司的水泥磨主电机在运行中突然跳停,电气人员迅速到达现场,发现主电机高压柜微机保护装置显示:“一段过流速断动作”。

微机保护装置的参数及历史数据显示:一段过流速断定值设为7.34 A;电机跳停时的三相电流分别为8.62 A、8.68 A、8.81 A,均超过动作值,系 “一段过流”保护动作而引起主电机跳停。根据上述情况,电气人员进行了如下排查:

(1)测量定子电缆绝缘:高压开关柜至主电机、高压柜至电容补偿柜的电缆相间、对地绝缘值都在200 MΩ以上(2 500 V摇表),属于正常;

(2)测量转子电缆绝缘:相间、对地绝缘值都在200 MΩ以上(500 V摇表),亦正常;

(3)测量定子绕组绝缘:相间、对地绝缘值都在200 MΩ(2 500 V摇表)以上,正常;

(4)测量转子对地绝缘:也在200 MΩ(500 V摇表)以上,正常;

(5)检查水电阻启动柜的短接接触器、铜排等,未发现异常;

(6)检查电机集电环、碳刷、引线等,未发现异常;

(7)测量电机定子直流电阻,情况亦正常;

(8)测量电机转子直流电阻时,发现转子一相开路。

于是将电机前、后端盖打开,发现电机前端(负载端)转子端部的三个星形连接点一处开焊、一处裂纹、第三处没有异常,接点处环形铜排存在松动迹象。

由于受工具、材料的限制,公司立即联系当地一家电机专业维修厂,其专业人员到现场查看情况后,认为:铜排松动引起转子星形连接点开焊断裂,断裂瞬间引起运行电流增大,导致一段过流保护跳停。于是用银焊修复开焊的连接点,并固定松动的铜排。

抢修工作至次日8∶15结束,历时约20 h, 8∶20磨机正常开启。

运行约4 h(中午12:11),电机再次跳停,微机保护装置显示“一段过流速断动作”。三相电流分别为19.87 A、19.75 A、19.25 A,都大大超出动作设定值;有了上次经验,断定是电机故障引起保护跳停,并推测故障情况较为严重。

电气人员直接将电机前、后端盖打开,检查电机定、转子绕组,发现定子端部附近多处绝缘击穿、接地放炮;通过测量后断定电机定子一相接地、转子接地。昨日处理过的部位(即星点焊接处)完好无损;将电机转子抽出约400 mm后,看到电机转子铁芯端面一处压板松动、甩出,将电机定子绕组多处划伤,在损伤严重处击穿接地。如图1、图2所示。

2 应对措施

根据情况判定,该电机短时间内不可能修复,时值生产销售旺季,公司随即第一时间向集团汇报,恳请集团协调可暂时代用的电机。

得知集团某个正在建设的项目有同厂家、同规格型号的电机后,公司派人连夜赶往项目工地组织调运,同时迅速邀请具备此类电机维修能力的数家企业的技术人员来公司,进行招投标,明确要求他们提出自己的技术方案、工期保证、工程报价等。

借用的新电机经过调运、安装、调试,仅用54 h,就顺利实现了带负荷运转,最大限度地减少了水泥磨停机时间。

3 原因分析

两次电机跳停前的生产过程中,电机的各种运行参数都一直很稳定。电机负荷不高,一直维持在80%左右(该电机额定电流241 A,运行电流194.6 A);电机轴瓦温度不高,一直维持在50~55 ℃左右;电机绕组温度虽然较稳定,但自生产线投运以来,此电机的绕组温度一直保持很高的水平(5月份为110 ℃),夏季都在130 ℃左右。

分析认为,该电机的两次故障,都是由于电机质量存在着较大缺陷造成,但也与平时的维护、保养不及时有很大的关系。该电机自投产以来,运转率一直处于比较高的水平,却从没有进行较全面的维护、保养(只是更换过碳刷)。转子星形连接点的焊接裂纹、开焊,主要是由于铜排松动引起运转过程中受力加大造成,但也可能是存在虚焊、焊不透等问题,在运行中受力和热的作用,造成焊点裂纹、脱焊。运行中转子星形连接点的开焊,导致负荷电流突然增高,引起一段过流速断保护动作,造成前面提到的第一次停机。

第二次停机,也是由于电机存在着较大的质量缺陷(主要是压板的焊点焊接质量较差)。电机长期运行中,在转子的离心力、转子电流发热等因素作用下出现压板焊点开焊、松动、脱落,导致压板甩出,将定子绕组划伤、绝缘破坏,并在损坏最严重处造成定子击穿接地,定绕组多处烧毁;转子压铁在刮擦定子线圈的同时受到定子的反作用力,使转子线棒变形断裂,造成转子接地。

4 维修方案及效果

由于转子、定子线圈多处击穿、放炮,且自2003年以来电机长期高温运行造成的绕组多处绝缘老化、开裂,为了不给以后的生产运行留下安全隐患,分清甲乙双方责任,在调查论证的基础上,公司制定了整机大修方案:定子绕组、转子绕组全部更换,并尽可能地进行适当的扩容、增大负载能力,以降低定子温度;维修方(乙方)对设备的整体性能负全部责任,保证维修出厂电机的所有技术参数、性能指标都能达到行业或国家标准;维修方对维修周期作出承诺,确保按时完工并返厂;具体实施方案和技术保证措施,由维修方以合同附件的形式提出。

由于决策正确、组织有力、措施得当,维修方只用了15 d的时间,就完成了整机大修和测试。电机重新安装调试后,由于进行了适当的扩容(约10%),电机运行电流下降了15 A(约8%),定子温度下降了20 ℃,效果非常理想。

5 经验教训

通过这次事故,使我们深刻认识到:对于高压大型电机,应树立定期保养、定期大修、定期进行预防性测试的观念。预防性测试,包括线圈直流电阻值、绝缘材料交直流电压的耐压值,都非常重要。电动机在运行过程中,其绝缘材料会随着运行周期、工况变化而逐步老化,因此测量各相线圈的直流阻值是否平衡,以便发现线圈匝间、相间有无短路,焊接点、接头部位有无缺陷发热问题。通过这些预防性测试,结合运行状态检测,可以发现电动机本身存在的静态事故隐患,以便将这些易造成重大毁坏性事故的问题消灭在萌芽状态,避免造成更大的经济损失。这项工作非常重要,对于已经运转多年的或运行状况欠佳的设备,每年均应进行。对于技术力量、设备(工具)有限的企业,可与专业维修厂家建立长期合作关系,借助他们的力量搞好高压大型电机的定期保养、维护工作。

编辑:陈宗勤
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