海洋风电专用辅助电机防护工艺研究

2021-04-23张志伟陈金刚

船电技术 2021年4期

关键词：专用绕组定子

张志伟，陈金刚

应用研究

海洋风电专用辅助电机防护工艺研究

张志伟，陈金刚

（德州恒力电机有限责任公司，山东德州 253002）

海洋风电发电机的润滑与冷却需要稳定可靠的专用辅助电动机。在海洋环境下，为提高该类电机运转的可靠性，需加强定子绕组的三防（防湿热，防霉菌，防盐雾）。本文介绍浸漆处理和整机的涂漆防锈工艺保护，重点通过定子绕组的两次浸漆和整机涂漆的五遍涂漆工艺流程进行保障。实践表明，该方法使该类电动机能够满足海洋环境的使用要求，达到要求的使用寿命。

防腐性能浸漆防护喷涂防锈海洋环境绝缘性能

0 引言

随着海洋风电发电领域的扩展，海洋风电装机容量逐年增加，海洋风电专用辅助电机承担着为风电发电机的润滑和冷却系统提供动力的重要任务，广泛用于海洋风电发电机组主机润滑系统和冷却装置中。由于在海洋高空作业，电机一旦出现故障，将严重影响发电机组的正常运行，维修成本和机组停转所造成的经济损失非常大，这就要求海洋风电专用辅助电机具备高稳定性和可靠性，具备良好的防腐性能等。为保证海洋风电专用辅助电机正常运转，提高风电电机对海洋环境的适应能力和运转性能的可靠性，确保电机的使用寿命，结合海洋风电辅助电机的使用环境因素考虑，电机定子绕组浸漆和整机涂漆工艺成为海洋风电专用辅助电机设计和制造首先考核的关键因素。

1 海洋风电专用辅助电机的技术特点和需满足的运行条件

海洋风电专用辅助电机在借鉴船用电机标准和制造工艺的基础上，要求进一步强化定子浸漆防护和整机的喷涂防锈处理，从而制造出更高可靠性，更少故障率，更贴合海洋环境的风电专用辅助电机。

海洋风电专用辅助电机为满足各类恶劣环境，进行合理的磁场设计、利用低损耗导磁材料、专用的绝缘选材，配合特殊的线圈制作工艺，确保电机可长期适应逆变器转化电压400 V/690 V电源下，均能可靠稳定运行，满足风电行业对零部件的特殊要求。整机采用IP56密封防护，在正常使用维护保养良好的情况下，定子绕组不会因受潮而造成绝缘电阻降低，整机不会因锈蚀而使零部件失效，可保证电机设计的使用寿命30年，启动性能好，过载能力强，同时能够满足频繁启动和正反转的交替运行；定子绕组采用真空压力两次浸漆，电气性能具有耐3400 V高压的强绝缘抵抗能力，并可承受短时10分钟1.3倍额定电压下连续运行。机械性能采用特殊的机械结构设计，绝缘结构设计，可承受1.5倍额定转速的超速运行，机械结构不会损伤。可满足电机在-30℃～+50℃的温度范围内可靠工作，多种安装方式和辅助配置可供选择。整机采用三种特殊防护漆，进行三层五遍防护喷涂，具有较高抗盐雾腐蚀能力，能够在海洋环境下的高湿热，盐雾浓度大的地区长期持续运行。海洋风电专用辅助电机根据设备所需功率和转速进行选择，最大功率可达22 kW，安装机座号到H180，各功率下的电机根据设备功率要求均可用于风电系统中的辅助设备，如散热风机、制冷空调，传动润滑等发电机辅助设备。

2 电磁核心部件定子设计和真空压力浸漆工艺特点

海洋风电专用辅助电机定子冲片材质采用50*W600冷轧无取向硅钢片，定转子铁芯具有更高的导磁性能和更低的铁损，提高电机效率。定子绕组漆包线采用QP-2/200耐电晕线或QZY-2/180线，绝缘材料采用H级或F级，电机引接线用H级专用电机引线，增加电机的抗过载能力；有绕组定子采用两遍真空压力浸漆，以增强定子绕组的绝缘性能，提高绕组和绝缘材料的防霉变和抗湿热能力。真空压力整体浸渍具有以下突出的优点：1）简化绕组制造工艺，使用少胶云母带连续包绕端部绕组线圈，嵌入铁芯后再整体浸渍，可使绕组制造简单，嵌线容易，生产效率高，不会损伤绕组绝缘。2）提高电机绕组的整体性，可消除电机绕组位移引起的绝缘磨损。3）提高绕组的导热性，降低电机的运行温度。4）增强电机绕组适应海洋环境的能力，消除潮气、化学气体和其他污物侵入绝缘内部而造成的绝缘损坏。定子绕组端部应尽量短，出线端三相绕组嵌装一套H级三芯串联PTC热敏电阻和与不同机座号相对应规格的防冷凝加热带，PTC热敏电阻起到过热保护作用，防冷凝加热带可在电机停转时，防止电机内部形成冷凝积水，损害电机绕组的绝缘性能。热敏电阻和加热带固定在定子绕组端部和定子绕组同时进行两遍真空压力浸漆。两遍真空压力浸漆的工艺流程按表1进行操作。

表1 风电专用辅助电机定子二次浸漆工艺流程

3 转子的设计和防护工艺特点

转子采用鼠笼式铸铝结构，冲片材质同定子冲片材质，采用50*W600冷轧无取向硅钢片。铸铝转子所用铝锭采用塑性高，耐蚀，导电性和导热性好的工业纯铝AL99.7。转轴采用45#或316L+45#钢，精加工后，转子外圆涂耐油、防潮、耐腐蚀性强的透明环氧树脂绝缘漆，非配合面涂H06-2铁红环氧酯底漆30 ~40 μm一层，增加防锈抗腐蚀性能，轴头按规定加工相应的丝孔。转子动平衡的平衡量进一步提高，转子不平衡量减小到船用电机标准值的二分之一，提高电机的动态稳定性。转子支撑旋转部件轴承采用优质进口SKF-2Z/C3/WT或NSK-ENS轴承，保证轴承寿命满足电机正常运转的要求。

4 结构件和整机的防锈喷涂和防护处理

海洋风电专用辅助电机结构件按材质分为铸铁结构和铸铝结构。铸铁结构的结构件全部采用铸铁或钢板材质。铸铝结构的法兰采用铸铁，机座、后端盖采用压铸铝合金+电泳，接线盒采用压铸铝合金或不锈钢。所有铸铁结构件均进行喷砂处理，铸铝结构件进行电泳处理。铁质零部件喷砂处理至Sa 2.5级，表面粗糙度30~70 μm，表面处理达到要求后，所有非配合面喷涂一遍30 ~40 μm的H06-4环氧富锌底漆。电机装配完成后，整机金属表面需彻底清理干净，喷涂两遍底漆，漆膜厚度达到180 μm以上，待底漆完全干透以后，喷涂两遍中间漆TH-842环氧云铁中间漆，漆膜总厚度达到280 μm以上，待中间漆完全干透以后，喷一遍面漆TS821-A脂肪族聚氨酯表面磁漆，漆膜总厚度达到320 μm以上。其工艺流程按表2进行操作。对于电机铝质表面，可只喷涂一遍30~40 μm的底漆和一遍40~50 μm的面漆，漆膜厚度大于70 μm即可。