浅析输煤系统电动机故障原因及防范措施

王景虎 徐东方

摘要：文章针对元宝山发电有限责任公司输煤系统电动机近两年来频繁发生故障的原因，通过现场数据采集，从理论到实际，多方面进行了系统的总结和分析，并提出了相应的防范措施。

关键词：输煤系统；电动机；故障原因；防范措施

中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0097-03

元宝山发电有限责任公司现有三台机组的日最大耗煤量约2.5万吨，年耗煤量约600万吨左右，输煤系统担负着如此繁重的供煤任务，要求设备必须具有较高的可靠性。电动机作为输煤系统的重要电气设备，对安全稳定供煤具有重大影响。2010年以来，公司输煤系统高、低压电动机先后发生各种故障12台次，造成了较大的经济损失。认真总结电动机损坏情况，分析损坏原因，制定相应的措施，成为不容忽视的重要问题。文章就电动机损坏的原因进行了深入的探讨，并结合输煤系统现状制定了有针对性的防范措施。

1 输煤系统现状

近几年，受国内煤碳涨价因素影响，元宝山发电有限责任公司出现了煤源紧张、煤质下降等诸多不利因素，煤中大块明显增多、煤质湿粘、杂物量大。煤质的下降，对输煤系统的直接影响有三个方面：一是造成输煤系统筛碎煤机、堆取料机、翻车机篦子、原煤仓、各段落煤筒等处频繁粘煤堵煤，清理工作量加大；二是大块及杂物对设备冲击较大，设备缺陷量大幅上升；三是发热量低，上煤量增加。以上三方面促使输煤系统设备运行时间大大延长，输煤系统运行方式也呈现出多变性，设备启、停操作频繁，严重影响了输煤系统设备的健康水平。

2 输煤系统电动机故障分析

2.1 输煤系统电动机故障次数统计

目前，输煤系统高压电动机共有20台，其中笼型电动机16台，绕线型4台；30kW及以上低压电动机100余台，其中有80%以上都是笼型电动机。上述电动机主要应用于带式输送机、碎煤机、给煤机、斗轮堆取料机、翻车机以及油泵、各种水泵等设备。表1对2010年以来主要电动机故障情况进行了统计。

2.2 输煤系统电动机启动次数及启动间隔时间统计

为了更准确地说明输煤系统电动机的启动次数，特对三期输煤系统异常情况下部分高、低压电动机的启动次数进行了统计，统计时间为2011年11月1日～11月30日，详见表2。

从表2中看出部分电动机启动最短的间隔为5分钟，而运行最短的时间为15分钟，可见输煤系统电动机在异常情况下停止后基本上是在热状态下频繁启动的。

2.3 输煤系统电动机频繁启、停的原因分析

来煤煤质差，煤中三块较多，对设备冲击较大，设备出现临时性故障次数明显增多。

来煤水分大，粘结性强，运行过程中各转运点落煤筒、原煤仓篦子及筛碎设备频繁堵煤，致使设备被迫

停止。

来煤不及时，空转设备又增加了输煤系统电耗，为了减少电耗，所以设备停下来等煤。

运行人员监视调整不到位，如皮带跑偏等，因未能及时调整而被迫拉停设备。

各落煤筒、原煤仓篦子及筛、碎煤机内积煤不能及时清理而导致堵煤，停运设备。

取煤或混配煤时煤量调整不合理，导致堆取料机设备或带式输送机过载停止。

2.4 输煤系统电动机故障的原因分析

经表1统计，2010年以来，输煤系统电动机发生故障共12台次，解体检查发现故障点集中表现为定子线圈的局部接地、线间短路或匝间短路、引线、连线烧断，转子断笼条等。导致这些故障的原因：一方面，电动机的制造质量、工艺、绝缘强度等存在局部缺陷以及检修维护不当等；另一方面，运行中缺乏科学、合理的监督和使用，电动机的频繁启动，加速了电动机定子线圈绝缘老化的程度和转子笼条金属疲劳程度。现就后者对电动机定子线圈及转子笼条的影响进行深入分析：

表2中所统计的数字仅是异常情况下的启动次数，而实际启动次数远高于这组数据，因此，电动机如此频繁启动所造成的积累效应不能不予以考虑。电动机定、转子导体发热及电动力作用都与电流平方成正比，电动机启动时，电流一般为额定电流的5～7倍，所产生剧烈的温升会导致各部分强度下降，绝缘加速老化；受电动力和振动的作用，易使线圈扭曲变形，绝缘磨损。同时，由于引线、小辫处的绝缘强度及机械承受能力较弱，在电磁力和机械振动的作用下，容易产生疲劳断裂，发生断股，断股的发生又易引起该处发热过甚及匝间短路等，甚至完全烧断。另外，电动机频繁启动，控制接触器频繁合、断，由于拉弧、打火，触头表面损伤后接触电阻增大，容易引发电源缺相，缺相运行后导致电动机烧毁。

高压电动机由于启动频繁，特别是重负荷启动，启动时间长，发生断笼条故障的几率较高。因启动电流由零升到持续最大值的这个时间区段内，端环短路电流迅速达到最大，端环发热膨胀，这势必产生径向位移，笼条端部亦随之产生径向弯曲，启动时间越长，启动电流愈大，弯曲愈严重。在启动电流由最大值下降到正常运行值这段时间内，笼条由于集肤效应的作用，较大的启动电流将集中在转子槽口处，从而又使笼条发生“弓”型向心弯曲变形。笼条在启动和运行工况下，又受到离心力的作用，由于短路环是厚壁的，在转动情况下的离心力径向增量相对笼条的离心位移是较小的，笼条端部势必发生弯曲。由此可见，笼条在启动过程中既要受到膨胀力、离心力的作用，还要受到电磁径向力的影响，电动机频繁启动，在上述交变应力的作用下，反复弯曲，金属疲劳达到一定极限时，就必然会断裂。笼条开焊或断裂后翘起或甩出，划伤定子线圈绝缘，引起接地或短路的现象。

3 防止输煤系统电动机故障的措施

3.1 严格执行设备定期切换制度，科学、合理安排切换周期

除特殊情况外，输上煤设备的切换周期为7天，每周一值后夜班人员必须对备用线设备进行试运转，试转正常后，周一白班将备用线切换为工作线。

3.2 严格控制电动机启动次数及间隔时间

电动机运行规程对电动机冷、热态启动次数及间隔时间都有明确规定。运行人员应结合生产实际情况，在保证机组供煤的前提下，尽量减少和控制电动机启动次数，严格规定启动间隔时间，避免频繁启动。特别是一次启动不成功，紧接着进行操作第二次启动的现象应坚决制止。

3.3 要增强运行人员的责任感，做好设备的检查、监视及调整工作

做好三种启动前检查，即接班时的检查、检修后的检查及间断运行时启动前的检查。前两种检查要对设备进行全面的细致检查，后一种检查则有针对性地重点检查。通过检查，及时发现设备存在的问题及各处的粘煤情况，设备缺陷及粘煤在设备启动前得到有效的处理，从而避免启动后设备不必要的停运。

做好运行中的监视与调整。运行值班人员应做好四点工作：一是给煤要均匀、连续，控制好煤量，不能超出设备能力运行。二是要对电动机的各种参数密切关注，如电压、电流、温度及振动等，将各参数控制在电动机运行规程允许的范围内，同时还要注意电动机的噪声情况。三是要明确监视要点，即监视皮带跑偏情况，监视落煤筒等处堵塞情况，监视易损坏设备的重点部位，保证不使事故扩大。四是要根据皮带跑偏的具体情况，做出合理的调整。

从运行的角度分析，上述措施对控制电动机的启动次数及负荷的频繁波动有一定的效果。

3.4 加强检修人员的责任心，提高电动机的检修质量

认真检查笼条。在大修中，要认真检查转子笼条在槽内的紧固情况，松动的笼条要采取紧固措施，使电动机启动时尽量减少位移。笼条端部焊接若有断裂或开焊时，应进行补焊处理，并确保焊接质量。对已有金属疲劳的笼条要及时进行更换。

加强绝缘薄弱环节的处理。在大、小修中要加强对端部连线以及引出线绝缘状况的检查，对有龟裂现象的引出线要及时进行更换或对三相引出线加装绝缘套管，对定子老化的部位要浸环氧树脂漆，对更换后的引出线或端部连线要进行加固，在清扫擦拭定子线圈时，要合理使用清洗剂，不能大面积地喷洒、冲刷，以防所含水份渗透到局部破损的绝缘中，降低绝缘强度，要用白布沾清洗剂进行

擦拭。

3.5 通过技术改造等手段，提高电动机的运行可靠性

改造双电机驱动的监视回路和保护装置。27PA、B及4P甲、乙带式输送机为双电机驱动，现上述设备两台电动机监视表计、保护装置均共用一套，应分别装设两套监测表计，以便监视各电机的启动和运行情况，发现问题便于及时处理。两台电机还应单独配置保护装置，不宜共用一套，以提高电动机保护的灵敏度与可靠性。

对于容量较大的电动机，加装软启动器或变频器等装置，由于上述装置具有良好的软启动特性，减少了电动机在启动时所受的冲击。同时由于变频器具有优良的保护性能，对电机能够加以保护，防止烧毁。

输煤系统95%以上的低压电动机都是△形接线。若电动机电源缺相，根据计算分析，在负载率β为50%～58%时，电动机的线路电流小于电动机的额定电流，而有一相绕组电流却大于电动机额定相电流（绕组电流），此时普通的热继电器不会动作，电动机绕组将过热，所以普通三极热继电器对△接电动机在负载率β为50%～58%时保护有死区。现输煤系统△接电动机过载保护应用普通热继电器还较普遍，利用机组检修机会，合理选型，将其改造为带专用断相保护功能的热继电器，这样便会消除保护死区，有效地防止电动机缺相运行，更好地保护电动机。

4 结语

由于电动机在输煤系统所处的重要位置以及对电动机易烧损的原因分析，只要我们根据电动机的特点对其科学、合理地使用以及正确的检修、监测与维护，就能有效地避免电动机烧损事故的发生，从而保证输煤设备安全

运行。

参考文献

[1] 高怀明.三相交流异步电动机故障原因剖析[J].机电

信息，2012，（6）.

作者简介：王景虎（1977—），男，内蒙古赤峰人，元宝山发电有限责任公司工程师；徐东方（1975—），男，内蒙古赤峰人，元宝山发电有限责任公司工程师。