大型立井提升机电机转子线圈磁极支撑的应用

刘晓杰

(大同煤矿集团 马道头煤业有限责任公司，山西 大同 037100)

麻家梁矿为立井提升的特大型矿井，年产量1 200万t。主井井筒净直径为9.0 m，井深603.1 m。由于井筒直径大，提升能力要求高，该矿同瑞典ABB公司、徐州安全设备有限公司、唐山东润自动化工程技术有限公司等企业进行合作，开发出目前国内提升能力最大、安全性最强、自动化水平最高的单次提升近百吨的亚洲一流的主井提升系统。其中主井提升设备为瑞典ABB公司制造的2台落地式多绳摩擦提升机，型号为JKMD-5.7 m×4(Ⅰ)，滚筒直径为5.7 m，为目前国内最大的提升机；钢丝绳为英国布顿公司制造，绳径为59 mm；提升电机为2台AMZ 2500QN16 PNB型电动机，电控采用直接转矩控制技术；井下配备定量箕斗装载系统，地面配备液压缸小车自动卸载系统。整个提升高度为598 m，箕斗载重45 t，提升速度13.7 m/s，单次提升时间为111 s。

1 提升电机概况

提升电机为2台AMZ 2500QN16 PNB型7 000 kW快速制动双绕组三相同步电机，采用DTC(直接转矩控制)控制即ACS6000 SD控制的提升电机，额定输出转矩1 453 kN·m，额定频率6.13 Hz，额定输出转速46 r/min。电动机转子直接装在提升机主轴，这样布置既减少中间的传动环节，简化系统结构，提高其传动精度和效率，又提高了系统的传动刚度[1]。

2 存在问题

在运行中发现二号主井电机在加减速段有“嚓、嚓”的异响，随后立即检查电机，发现电机转子的1号线圈整体向轴心偏移2.5 cm，转子铁心未发生变化，转子和定子间气隙均匀且无变化。对一号主井电机也作了同样的检查后发现，一号电机转子的9、11号线圈整体向轴心发生了2.5 cm的位移，转子与定子间的气隙正常，同时发现一号电机的11号转子线圈包上存在一处相线击穿现象。

运行4小时后再次对两台电机进行了检查，二号电机的转子除1号线圈外其它线圈位移再未发生变化，但四个线包有7处存在击穿现象，即8号线圈包2处，10号线圈包3处，11号线圈包1处，15号线圈包1处。随后又运行4小时，再次检查时发现2号线包有3处击穿现象，14号线包有1处击穿现象。

3 原因分析

由于该提升系统是国内最大的提升系统，提升电机转子设计时未考虑到线圈径向移位方面的问题，转子线包与铁芯之间的绝缘板塞紧程度不够，接触面积小等制造工艺达不到现场要求而造成转子线包移位。线圈匝间击穿是由于线包移位导致磁场旋转引起的；而在没有移位的线圈上也发生击穿是由于相邻线圈移位对未移动的磁极也产生影响所致[2]。

4 问题解决

根据以上分析，为防止转子线包脱落，设计在电机线圈下面安装磁极支撑，增大接触面积，同时在线包与铁芯之间加绝缘垫，结构及安装示意见图1-图4。

安装支撑前先在转子支撑上打32个D12 mm的孔，具体为先打D5 mm的孔，再打D10.5 mm的孔，最后攻丝，孔深为35 mm。现场安装工艺流程为：

1) 额外极支撑楔形块(101、102)，用于支撑电极，支撑装在每个电机线圈下面(两侧都要装)。

2) 将0.5 mm厚的ASPN聚酯纤维薄膜(105)和AOMHZ聚酯纤维Filt(106)放在楔形块和电极之间。先在楔形块上铺上聚酯纤维薄膜，然后再在线圈和薄膜间铺上3到5层的聚酯纤维Filt，调整绝缘材料，直到其超出楔形块20 mm。

3) 在转子中心用M12(107、110)的螺钉安装支撑板(103)，拧紧扭矩为80 N·m。

4) 拧紧M10(108、109)螺栓时楔形块被压向线圈，注意：最大扭矩不能超过20 N·m，否则会损坏线圈。

5) 弯曲锁紧板(104)锁紧螺栓。

图1 支撑结构

图2 支撑安装位置示意

图3 支撑安装部位B放大图

图4 支撑安装部位剖面图

5 结 语

此磁极支撑加装在麻家梁矿两部主井电机转子线包上后，运行期间未出现线包位移与击穿现象，延长了电机线包的使用寿命，同时减少了电机维护时间及费用，提高了主丼提升系统的稳定性、可靠性、安全性，能更好地为煤矿安全生产服务，具有显著的社会经济效益。