水泥磨主電機兩次跳停的原因及處理
1 事故經(jīng)過
2009年5月某日11:20,我集團某公司的水泥磨主電機在運行中突然跳停,電氣人員迅速到達現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)主電機高壓柜微機保護裝置顯示:“一段過流速斷動作”。
微機保護裝置的參數(shù)及歷史數(shù)據(jù)顯示:一段過流速斷定值設為7.34 A;電機跳停時的三相電流分別為8.62 A、8.68 A、8.81 A,均超過動作值,系 “一段過流”保護動作而引起主電機跳停。根據(jù)上述情況,電氣人員進行了如下排查:
(1)測量定子電纜絕緣:高壓開關柜至主電機、高壓柜至電容補償柜的電纜相間、對地絕緣值都在200 MΩ以上(2 500 V搖表),屬于正常;
(2)測量轉(zhuǎn)子電纜絕緣:相間、對地絕緣值都在200 MΩ以上(500 V搖表),亦正常;
(3)測量定子繞組絕緣:相間、對地絕緣值都在200 MΩ(2 500 V搖表)以上,正常;
(4)測量轉(zhuǎn)子對地絕緣:也在200 MΩ(500 V搖表)以上,正常;
(5)檢查水電阻啟動柜的短接接觸器、銅排等,未發(fā)現(xiàn)異常;
(6)檢查電機集電環(huán)、碳刷、引線等,未發(fā)現(xiàn)異常;
(7)測量電機定子直流電阻,情況亦正常;
(8)測量電機轉(zhuǎn)子直流電阻時,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子一相開路。
于是將電機前、后端蓋打開,發(fā)現(xiàn)電機前端(負載端)轉(zhuǎn)子端部的三個星形連接點一處開焊、一處裂紋、第三處沒有異常,接點處環(huán)形銅排存在松動跡象。
由于受工具、材料的限制,公司立即聯(lián)系當?shù)匾患译姍C專業(yè)維修廠,其專業(yè)人員到現(xiàn)場查看情況后,認為:銅排松動引起轉(zhuǎn)子星形連接點開焊斷裂,斷裂瞬間引起運行電流增大,導致一段過流保護跳停。于是用銀焊修復開焊的連接點,并固定松動的銅排。
搶修工作至次日8∶15結束,歷時約20 h, 8∶20磨機正常開啟。
運行約4 h(中午12:11),電機再次跳停,微機保護裝置顯示“一段過流速斷動作”。三相電流分別為19.87 A、19.75 A、19.25 A,都大大超出動作設定值;有了上次經(jīng)驗,斷定是電機故障引起保護跳停,并推測故障情況較為嚴重。
電氣人員直接將電機前、后端蓋打開,檢查電機定、轉(zhuǎn)子繞組,發(fā)現(xiàn)定子端部附近多處絕緣擊穿、接地放炮;通過測量后斷定電機定子一相接地、轉(zhuǎn)子接地。昨日處理過的部位(即星點焊接處)完好無損;將電機轉(zhuǎn)子抽出約400 mm后,看到電機轉(zhuǎn)子鐵芯端面一處壓板松動、甩出,將電機定子繞組多處劃傷,在損傷嚴重處擊穿接地。如圖1、圖2所示。
2 應對措施
根據(jù)情況判定,該電機短時間內(nèi)不可能修復,時值生產(chǎn)銷售旺季,公司隨即第一時間向集團匯報,懇請集團協(xié)調(diào)可暫時代用的電機。
得知集團某個正在建設的項目有同廠家、同規(guī)格型號的電機后,公司派人連夜趕往項目工地組織調(diào)運,同時迅速邀請具備此類電機維修能力的數(shù)家企業(yè)的技術人員來公司,進行招投標,明確要求他們提出自己的技術方案、工期保證、工程報價等。
借用的新電機經(jīng)過調(diào)運、安裝、調(diào)試,僅用54 h,就順利實現(xiàn)了帶負荷運轉(zhuǎn),最大限度地減少了水泥磨停機時間。
3 原因分析
兩次電機跳停前的生產(chǎn)過程中,電機的各種運行參數(shù)都一直很穩(wěn)定。電機負荷不高,一直維持在80%左右(該電機額定電流241 A,運行電流194.6 A);電機軸瓦溫度不高,一直維持在50~55 ℃左右;電機繞組溫度雖然較穩(wěn)定,但自生產(chǎn)線投運以來,此電機的繞組溫度一直保持很高的水平(5月份為110 ℃),夏季都在130 ℃左右。
分析認為,該電機的兩次故障,都是由于電機質(zhì)量存在著較大缺陷造成,但也與平時的維護、保養(yǎng)不及時有很大的關系。該電機自投產(chǎn)以來,運轉(zhuǎn)率一直處于比較高的水平,卻從沒有進行較全面的維護、保養(yǎng)(只是更換過碳刷)。轉(zhuǎn)子星形連接點的焊接裂紋、開焊,主要是由于銅排松動引起運轉(zhuǎn)過程中受力加大造成,但也可能是存在虛焊、焊不透等問題,在運行中受力和熱的作用,造成焊點裂紋、脫焊。運行中轉(zhuǎn)子星形連接點的開焊,導致負荷電流突然增高,引起一段過流速斷保護動作,造成前面提到的第一次停機。
第二次停機,也是由于電機存在著較大的質(zhì)量缺陷(主要是壓板的焊點焊接質(zhì)量較差)。電機長期運行中,在轉(zhuǎn)子的離心力、轉(zhuǎn)子電流發(fā)熱等因素作用下出現(xiàn)壓板焊點開焊、松動、脫落,導致壓板甩出,將定子繞組劃傷、絕緣破壞,并在損壞最嚴重處造成定子擊穿接地,定繞組多處燒毀;轉(zhuǎn)子壓鐵在刮擦定子線圈的同時受到定子的反作用力,使轉(zhuǎn)子線棒變形斷裂,造成轉(zhuǎn)子接地。
4 維修方案及效果
由于轉(zhuǎn)子、定子線圈多處擊穿、放炮,且自2003年以來電機長期高溫運行造成的繞組多處絕緣老化、開裂,為了不給以后的生產(chǎn)運行留下安全隱患,分清甲乙雙方責任,在調(diào)查論證的基礎上,公司制定了整機大修方案:定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組全部更換,并盡可能地進行適當?shù)臄U容、增大負載能力,以降低定子溫度;維修方(乙方)對設備的整體性能負全部責任,保證維修出廠電機的所有技術參數(shù)、性能指標都能達到行業(yè)或國家標準;維修方對維修周期作出承諾,確保按時完工并返廠;具體實施方案和技術保證措施,由維修方以合同附件的形式提出。
由于決策正確、組織有力、措施得當,維修方只用了15 d的時間,就完成了整機大修和測試。電機重新安裝調(diào)試后,由于進行了適當?shù)臄U容(約10%),電機運行電流下降了15 A(約8%),定子溫度下降了20 ℃,效果非常理想。
5 經(jīng)驗教訓
通過這次事故,使我們深刻認識到:對于高壓大型電機,應樹立定期保養(yǎng)、定期大修、定期進行預防性測試的觀念。預防性測試,包括線圈直流電阻值、絕緣材料交直流電壓的耐壓值,都非常重要。電動機在運行過程中,其絕緣材料會隨著運行周期、工況變化而逐步老化,因此測量各相線圈的直流阻值是否平衡,以便發(fā)現(xiàn)線圈匝間、相間有無短路,焊接點、接頭部位有無缺陷發(fā)熱問題。通過這些預防性測試,結合運行狀態(tài)檢測,可以發(fā)現(xiàn)電動機本身存在的靜態(tài)事故隱患,以便將這些易造成重大毀壞性事故的問題消滅在萌芽狀態(tài),避免造成更大的經(jīng)濟損失。這項工作非常重要,對于已經(jīng)運轉(zhuǎn)多年的或運行狀況欠佳的設備,每年均應進行。對于技術力量、設備(工具)有限的企業(yè),可與專業(yè)維修廠家建立長期合作關系,借助他們的力量搞好高壓大型電機的定期保養(yǎng)、維護工作。
編輯:陳宗勤
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