同步电动机转子部件的优化改进

邓永新，郭士才，李西银

(安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400)

同步电动机具有转速恒定、单机容量大、能向电网发送无功功率及支持电网电压等优点，能适应大型化、自动化、复杂化、连续化的生产要求，目前在各行各业得到了广泛应用。在生产中，如果同步电动机出现故障，就会对生产产品的质量和数量造成影响；严重时，还会危及企业的生产安全，甚至会造成人身或设备事故的发生。笔者在多年运行维护经验的基础上，对安徽晋煤中能化工股份有限公司(以下简称中能化工)投运的同步电动机故障转子进行优化改进，取得了良好的效果，使电动机运行更可靠。

1 存在的问题

中能化工现有氢氮压缩机和二氧化碳压缩机(共23台)均是由大型同步电动机拖动。2016年夏季，同步电动机故障频发，对生产装置影响很大，而且伴随发生安全环保事件。梳理总结这些同步电动机的故障，绝大部分是由转子部件缺陷或损坏造成的。2016年5月11日，在2#合成氨系统4#氢氮压缩机电机(5 000 kW/6 kV)运行中，风叶断裂脱落，嵌在定子绕组中，相间短路着火进而烧毁绕组，影响生产1 908台时，更换定子绕组合同费用32万元，实际修复费用为5万元。

由于所有大型同步电动机均采用全压启动，电流大，振动大，经常出现转子阻尼绕组打火、励磁绕组断裂、碳刷滑环接触不良及风叶断裂脱落刮伤定子等现象，对生产装置的安全构成严重威胁。

2 原因分析

打开同步电动机端盖检查，发现个别风叶已经断裂，但无弯曲变形。阻尼铜环连接螺栓有打火痕迹，用梅花扳手紧固时，时常发生扭断现象；用强光手电筒照射配合小平面镜反射，发现阻尼铜条端部存在裂纹或断裂现象。拆下铜质滑环，用游标卡尺测量，外圆圆面直径偏差在2～3 mm；用100/4塞尺测量，发现励磁绕组与铁芯之间有0.5～1.0 mm的缝隙。经分析，致使同步电动机转子故障率高的主要原因是碳钢风叶韧性差、阻尼铜环连接螺栓强度低、阻尼铜条强度小、铜质滑环耐磨性差和励磁绕组松动。

3 处理措施

针对以上不合理因素，查阅了大量相关资料，听取专业人士的意见，借鉴其他单位的先进维修技术，并结合装置实际情况，制定出科学完善的施工方案，利用设备大修期间，先后对同步电动机转子缺陷部件逐一实施改进。

(1) 将脆性大的碳钢风叶改为韧性和刚性均较好的不锈钢风叶，这样风叶即使扭曲变形，也不会断裂脱落而刮伤定子。

(2) 将连接阻尼铜环的M10 mm×45 mm普通螺栓换成M12 mm×45 mm的35CrMoA高强度螺栓，减小阻尼铜环之间的接触电阻，增加螺栓的紧固力，以防止启动时电机打火。

(3) 将断裂的阻尼条材质由紫铜换成黄铜，加大与阻尼铜环环焊接面积，减少接触电阻，增加了阻尼铜条的强度，以提高抗剪能力。

(4) 将铜质滑环换成耐磨的铁质滑环，减少在运行中的磨损，以消除滑环与碳刷接触不良。

(5) 由于转子启动时的强烈振动和运转中产生很大的离心力，致使励磁绕组松动，与铁芯产生移动错位，造成励磁绕组接头扭断。为此，在励磁绕组与铁芯之间用干燥的胶木板填充紧密，并浸绝缘漆进行固化。

4 改进效果

中能化工自2016年6月对故障率较高的4台电动机(1#系统6#机、8#机和2#系统2#机、4#机)转子部件改造以来，4台电动机运行均非常稳定，未出现影响装置的生产事故，为公司节约维修费用约46万元。为巩固本次改进成果，新制定了同步电动机停机例行检查清灰制度，确定了检查程序，逐项验收，对检查出的问题及时处理，确保所有同步电动机安全稳定运行，完好率达100%，同时也减少了压缩机非正常停车次数、原料气的排放及大气污染，降低了能源消耗，达到了节能减排的目的。