消除6KV电动机运行中轴电流对电机伤害的改造.doc

消除6KV电动机运行中轴电流对电机伤害的改造一 概述及原设备运行情况通常情况下，高压电动机由于制造时环绕电动机轴的磁路不是绝对的对称，或转子运转不同心感生脉动磁通等原因会普遍存在轴电压、轴电流，若不采取合适的措施消除轴电压、轴电流，往往会在高压电动机运行一段时间后造成高压电动机轴承的电灼伤，灼伤轻则造成电机振动大，灼伤重则会使电机无法继续运行。新庄孜电厂两台HG-44013.7-L.MN33循环流化床锅炉，每台锅炉配置两台一次风机，其电机型号为YFKK560-4，额定功率为1600KW，电压等级为6KV，额定电流为183.4A，转速为1490rpm。主要作用是将煤矸石等燃料送入炉膛，供炉膛燃烧，以及在炉膛内使燃料流化。所以一次风机电动机在电厂属于一类重要负荷，单台一次风机高压电机出现故障，会造成机组降负荷到满负荷的一半左右，若两台一次风机高压电机同时出现故障，则会造成锅炉停炉、发电机停运，给电厂带来很大的经济损失，故以上问题对发电机组的稳定性带来了巨大隐患。由于厂家对一次风机电机的设计、制造、安装等存在一定问题，从2010年投运至2012年运行期间我厂曾多次出现故障，故障原因多为高压电机轴承振动大引起，影响了机组的安全运行。2012年6月4日，机组运行负荷在110MW左右，#1机IA一次风机电动机自由端轴承振动达到82m，固定端轴承达到70m。对应#1机IB一次风机电动机自由端轴承及固定端轴承振动也在逐渐增长，严重影响机组安全运行。我厂停运一台风机进行检查处理，重点检查部位为轴承及电机大轴， 电动机自由端轴承及固定端轴承都有一定程度的灼伤。对自由端轴承外圈内圈都有灼伤，对固定端轴承部分点有灼伤。灼伤斑点面积最大的达到10mm，深度达到0.9mm。二、具体原因分析及改造实施方案从2010年发电机正式投运以后，机组运行周期为6个月左右，每个运行周期内一次风机电机轴承振动都有大幅度的增加。根据一次风机的工作特性，要求一次风机振动正常运行的报警值是 80m，跳机值是100m。引起风机电机振动增大的原因有多种，例如轴承室润滑脂不够，中心不正等。本厂定期对其轴承室加油，停运后重新测量其中心良好，故排除以上等因素影响。从电动机轴承灼伤痕迹判断为轴电流的电灼伤。一次风机电动机在高速旋转状态下运转，其磁阻不平衡产生或负载方面的流体与转体运行摩擦而在旋转体上产生静电荷，电荷逐渐积累便产生轴电压。当电动机转轴、轴承、定子基座和辅助装置与大地构成了闭合回路，在电动机中就会有轴电流产生。由此可见轴电流是轴电压通过电动机轴、轴承、定子机座和辅助装置构成闭合回路产生的，轴电流形成后会造成电机轴承灼伤。对以上出现的电动机轴承电灼伤问题进行分析，轴电压形成是电动机铸造时无法避免的，想要消除电机轴承电灼伤，只能从怎么消除轴电流着手。本厂从两个方面着手来消除轴电流：一、一次风机端盖增加环氧树脂隔板，改造成绝缘端盖；本厂改造前，端盖照片如图二所示：改造前端盖与轴承室为一体，轴承由外圈，内圈，滚动件，密封件，保持件组成，具有将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。正常情况下其精度高，转速高，磨损小，使用寿命长。轴承室与轴承外圈固定在一起，轴承内圈则是与大轴固定在一起，大型交流异步电动机旋转中的轴须采用一定的润滑方式使转子与轴承保持不直接接触，即整个转子在高速旋转时与静子之间有油膜绝缘。由于转子对地存在电阻，当它一旦带电，就会建立起对地电压，对于较低的轴电压，不会产生轴电流，当电压升高到某一数值，就会在电阻小的区域击穿，由于该金属接触面很小，电流密度大，使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小凹坑。通常表现出来的症状是轴承内表面被压出条状电弧伤痕（如图一自由端外圈轴承灼伤点所示）。这种放电作用还会产生以下几种后果：1、熔化的金属微粒进入润滑系统，使润滑剂受到污染，整个润滑系统的润滑性能变坏，而且含有大量金属微粒的润滑剂会降低油膜电阻，加速电火花侵蚀的进展。 2、在轴承承载区产生局部高温，破坏油膜，烧坏金属，增加磨耗，最终造成严重的磨擦损坏。3、长期严重放电运行下,轴承小盖及轴承盒磨损非常严重,电动机运行噪声大,振动很大，最后导致轴承烧损，严重时足以把轴颈和轴瓦烧坏。改造后 通过以上方法在端盖中间加环氧树脂垫片进行绝缘，将轴承室与端盖绝缘分开，切断轴电流回路，防止磁不平衡等原因形成的轴电流。二、在轴端安装接地碳刷。图三通过接地碳刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，随时将电机轴上的静电荷引向大地，以此消除轴电流。改造优点： 1、可有效避免一次风机电机在高速状态下，大轴与端盖形成闭合回路，形成轴电流对轴承灼伤，减少设备损伤。 2、在轴端安装接地碳刷，随时将电机轴上的静电荷引向大地，以此消除轴电流。3、此次改造一次性投入，并且风机使用率高，改造后延长了风机轴承维护周期，降低维护成本，间接节省维修劳动力。4、提高一次风机的运行稳定性，保证发电机组的稳定运行。通过以上方案改造后要求检修运行人员细致检查并加强导线或垫片绝缘，效果良好。三、改造投运的经济性分析一次风机改造（1#机）现场于2012年6月中旬完成，改造后对其一个周期振动和温度进行测量记录，改造后参数如下表格所示：参数 电机固定端轴承温度电机自由端轴承温度电机轴承水平振动m电机轴承垂直振动m电机A相线圈温度电机B相线圈温度电机C相线圈温度改造后投运测量31.4526.481.440.84463739改造后六个月测量值31.2025.961.560.90443742 改造后投运时与运行六个月后的轴承参数对比，运行良好。改造至今未更换过一次风机电机轴承，大大延长了轴承的运行周期。 改造前的正常运行维护：一个周期一次风机电动机更换一次轴承计算，一周期为6个月，一次风机电动机一套（三只）进口轴承（型号NU232ECM/C3,6232(SKF)）为2.5万元，一台机组两台一次风机一年这项轴承正常维护费用为2.5*4=10万元，若振动增大到跳机值或造成大轴损伤，将导致一次风机非计划停运，不仅直接造成经济损失，还会严重影响机组运行稳定性，使机组降负荷，此时经济损失除轴承维护费用外，机组降负荷按照从130MW到75MW，抢修此台风机，需连续工作8个小时计算，损失44万度电量。上网电价按照0.4元/度计算，共计17.6万元。若两台一次风机因此原因同时出现故障，会造成发电机停运，每次一台发电机启动需要耗费物资为50万左右，产生其他无形经济损失巨大。因此，两台机正常运行每年可产生的效益为2R=20万元综上，该项改造正常每年可直接产生经济效益