水环式真空泵低压交流电动机烧毁的原因分析及处理

2016-02-19田刚新疆众和股份有限公司乌鲁木齐830013

新疆有色金属 2016年3期

关键词：环式真空泵绕组

田刚（新疆众和股份有限公司乌鲁木齐 830013）

田刚
（新疆众和股份有限公司乌鲁木齐 830013）

摘要本文主要针对新疆众和热电公司150 MW机组水环式真空泵低压交流电动机烧毁进行原因分析，同时提出预防措施，避免类似情况再次发生。

关键词交流电动机发热烧毁

新疆众和股份有限公司热电公司150 MW机组2BWD 353-0EK5冷凝器抽空机组配备上海凯泉泵业（集团）有限公司生产的水环式真空泵，其工作及预备条件是泄露到电站冷凝器中的空气会降低其工作效率。冷凝器投入使用前（抽空操作）及运行中（维持操作）都必须将泄露空气抽除。凯泉水环式真空泵2BWD 353-0EK5正是用于这一目的。

该闭环真空泵主要包括凯泉水环式真空泵和三相低压异步电动机、分离器、换热器、公共底座和管线。冷凝器接通时，空气从法兰接口，通过管线吸入凯泉水环式真空泵，此时系统入口阀开。空气携带部分泵工作液，通过排气管线排至分离器。在分离器内空气与水分离。空气已被压缩至大气压力，通过法兰口排出系统。止回阀用于防止泵突然停止时，空气返流回系统。通过法兰接口和补水电磁阀，新鲜水补充至分离器和泵内，直至达到规定的液位。工作液用于形成泵的水环。工作液通过管线，自分离器流入换热器，冷却后通过管线返回泵。

1　事情经过

2014年10月11日14时32分，#1机监盘发现#1真空泵跳闸（曲线调取14时32分41秒电流从正常运行中的240 A突升至303 A，盘面无过流报警，14时32分42秒跳闸），#2真空泵联启正常。就地检查，#2真空泵运行正常。电气巡操人员就地检查#1真空泵电机本体正常，马达保护器显示接地保护动作（该电机前期多次出现过类似状况，经检查测试无异常），取#1真空泵电机电源，使用500 V电动绝缘电阻测量表测量电机绝缘三相对地14 Ω，合格。

15时04分汽机运行人员启动#1真空泵，盘面显示真空泵跳闸，电流最高升至320 A。电气运行人员就地检查电机本体接线盒引线有轻微冒烟、有焦糊味，检修人员手动盘真空泵，真空泵运转良好无卡涩。电气检修人员将电机接线盒打开拆除引线后，对电机三相定子绕组测绝缘对地为零，判断电机烧毁。该电机型号为Y2-355L2-10，额定功率160 kW，额定电流333 A，额定电压380 V，额定转速为590 r/ min，冷却方式为IC411（全封闭，自带风扇冷却），F级绝缘，生产厂家湘电集团有限公司。

2　原因分析

⑴经查阅事故前5天的巡检记录，该电机振动值（双振幅）（mm）为0.05，符合检修规程标准要求，轴承运转声音正常，轴承运行温度70℃，真空泵及电机周边环境清洁无异物。可以排除振动、轴承问题、异物等原因导致的电机故障。

⑵从电动机解体观察分析：电动机绕组一相引接线有发热痕迹，引线发热老化，存在绝缘劣化击穿现象。

⑶此电机绝缘等级为F级，标准允许工作温度为155℃。日常电动机正常运行外壳温度为85℃，环境温度在35～40℃左右，对于F级绝缘电机，当环境温度为40℃时其允许温升为100℃。因此可以判断电机处在高温运行，电机线圈长期受热绝缘降低，最终造成绝缘薄弱部位击穿。夏季高温时依靠加装轴流风机对电机外壳进行强迫风循环来降温，线圈内部产生的热量散热较差，侧面印证高温对电机线圈绝缘的影响非常大。

3　引起电动机发热的原因及解决的方法

⑴电机定、转子之间气隙很小，容易导致定、转子之间相碰引起电机的发热。在中、小型电机中，气隙一般为0.2～1.5 mm。气隙大时，要求励磁电流大，从而影响电机的功率因数；气隙太小，转子有可能发生摩擦或碰撞。一般由于轴承严重超差及端盖内孔磨损变形，使机座、端盖、转子三者不同轴心引起扫膛，很容易使电机发热甚至烧毁。如发现轴承磨损应及时更换，对端盖进行更换或刷镀处理，比较简单的处理方法是给端盖镶套。

⑵电机的不正常振动或噪音容易引起电机的发热。这种情况属于电机本身引起的振动，多数是由于转子动平衡不好，以及轴承不良、转轴弯曲，端盖、机座、转子不同轴心，紧固件松动或电机安装地基不平、安装不到位造成的，也可能是机械端传递过来的，应针对具体情况排除。振动会产生噪声，还会产生额外负荷。

⑶轴承工作不正常，必定造成电机发热。轴承工作是否正常可凭听觉及温度经验来判断。可用手或温度计检测轴承端判断其温度是否在正常范围内；也可用听棒（铜棒）接触轴承盒，若听到冲击声，就表示可能有一只或几只滚珠轧碎，如果听到咝咝声，那就是表示轴承的润滑油不足，电机应在运行3 000～5 000 h左右换一次润滑脂。

⑷电源电压偏高，励磁电流增大，电机会过度发热。过高的电压会危及电机的绝缘，使其有被击穿的危险。电源电压过低时，电磁转矩就会大大降低，如果负载转矩没有减小，转子转速过低，这时转差率增大会造成电机过载而发热，长时间过载会影响电机的寿命。当三相电压不对称时，即一相电压偏高或偏低时，会导致某相电流过大，电机发热，同时转矩减小会发出“嗡嗡”声，时间长了会损坏绕组。

总之，无论电压过高、过低或三相电压不对称都会使电流增加，电机发热而损坏电机。因此按照国家标准，电机电源电压的变化应不超出额定值的± 5%，电机输出功率可保持额定值。电机电源电压不允许超过额定值的±10%，三相电源电压之间的差值不应超出额定值的±5%。

⑸绕组短路、匝间短路、相间短路和绕组断路引起电机的发热。绕组中相邻两条导线之间的绝缘损坏后，使两导体相碰，称为绕组短路。发生在同一绕组中的绕组短路称为匝间短路；发生在两相绕组之间的绕组短路称为相间短路。不论是那一种，都会使某一相或两相电流增加，引起局部发热，使绝缘老化损坏电机。绕组断路是指电机的定子或转子绕组碰断或烧断造成的故障。不论是绕组短路或断路都可能引起电机发热甚至烧毁。因此，发生这种情况后必须立即停机处理。

⑹物料泄漏进入电机内部，使电机的绝缘降低，从而使电机的允许温升降低。固体物料或粉尘从接线盒处进入电机内部，则会到达电机定子、转子的气隙之间，造成电机扫膛，直到磨坏电机绕组绝缘，使电机损坏或报废。如果液体和气体介质泄漏进入电机内部，将会直接造成电机绝缘下降而跳闸。一般液体和气体泄漏有以下几种表现形式：

①各种容器和输送管道泄漏、泵体密封泄漏、冲洗设备和地面等。

②机械油泄漏后从前端轴承盒缝隙中进入电机。

③与电机相连的减速机等油封磨损，机械润滑油顺着电机轴进入，在电机内部积聚后，溶解电机绝缘漆，使电机绝缘性能逐步降低。

⑺几乎有一半以上电机烧毁都是由于电机缺相运行引起的。缺相常常造成电机不能运行或启动后转速缓慢，或转动无力电流增大有“嗡嗡”的响声现象。如果轴上负载没有改变，则电机处于严重过载状态，定子电流将达到额定值的2倍甚至更高。短时间内电机就会发热甚至烧毁。造成缺相运行的主要原因如下：

①电源线路上因其它设备故障引起一相断电，接在该线路上的其它三相设备就会缺相运行。

②断路器或接触器一相由于偏电压烧毁或接触不良造成缺相。

③电机接进线由于老化、磨损等原因造成的缺相。

④电机一相绕组断路，或接线盒内一相接头松脱。

为了预防电机出现缺相运行，除了正确选用和安装低压电器和保护装置外，还应严格执行有关规范，敷设馈电线路，同时加强定期检查和维护。

⑻其它非机械电气故障原因引起电机的发热。其它非机械电气故障原因造成的电机温度升高，严重时也可能导致电机故障。如环境温度高，电机缺少风扇、风扇不完整或缺少风扇罩。这种情况下必须强制冷却保证通风或更换风叶等，否则无法保证电机的正常运行。