立井提升電動機故障多發的原因分析及處理

【摘 要】本文針對立井提升中高壓電動機故障多發的實際情況，通過多方面、多層次、多因素的分析電機故障產生的原因進行闡述。結合現場實際情況有針對性的采取簡單有效的方式、方法進行問題解決，取得了較好的應用效果，值得我們工程技術人員在其它行業領域探討和借鑒。

【關鍵詞】提升機電動機；故障多發；原因分析與處理

0 引言

某礦立井提升設備為洛陽礦山機械廠制造的JKM2.8×4/Ⅱ型多繩摩擦絞車，目前配套電機為800KW×2，繞線式三相異步八級電動機。該提升設備于1980年9月28日建成投產，設計年產量90萬t/a，當時主井主電機功率為630KW×2，16小時工作制。1987年后開始改擴建，將主電機功率更換為800KW×2，同時減速機進行了改造，速比降為11.5，提升能力由原來的90萬t/a提升為150萬t/a。隨著產能的增加主井電機長時間處于滿負荷運轉狀態，逐漸表現出了其性能弱點，設備故障率較高。

1 主電機故障原因分析

1.1 初步原因分析

主井電機故障頻發，多為并聯套開焊、轉子引出線燒斷、星點連線燒斷等故障，并聯套開焊較為容易發現，可根據現場掉錫情況進行判斷，處理也相對比較簡單，影響時間較短。而其它兩種情況，都發生在絕緣內部，多為突然發生，平時巡檢時無法觀察到，而利用測溫儀也無法進行實時監測，發生故障時處理方法比較復雜，工藝要求較高，需要對引出線等進行現場焊接或更換，一般影響時間較長，這些都嚴重影響了主井的正常生產。綜合以上現象，歸根結底，電機的各種故障都是因為溫度過高所致。

電動機正常運行過程中，存在著損耗，主要有鐵損、銅損和機械損耗。這些損耗最終將轉變為熱，使電機溫度升高。電動機正常運行時，其溫升是不會超過溫升限值的。只有電機在故障或處于電氣隱患狀態下，才會過熱，電機過熱會縮短電機使用壽命。

根據計算公式：Q=I2×R×∫t，電流的平方與對應電阻乘積，為電機銅損，而鐵損一般是固定不變的，銅損和鐵損共同構成電機的主要損耗。由公式可以看出，電機的發熱量與電流的平方，繞線內阻及運行時間等都成正比，當電流增大時，電機的銅損增加最快，即電機溫升加劇，其能量在電機的制造工藝水平的最薄弱處。從而造成電機的并列套燒損、引線燒斷等現象。

1.2 電機故障主要原因分析

結合現場設備條件和使用情況等因素，主井電機故障主要原因有以下幾個方面：

（1）現用電機為非標準電機，B級絕緣，雖然額定電壓、電流都符合提升容量要求，但是其熱穩定性得不到保障，為了保證安裝要求，電機外型按630KW電機制造，其體積較小，定子繞組及轉子鐵心為了達到相應的額定電壓與電流，又必須按800KW電機標準，因此，該電機內部結構設計緊湊，通風不良，造成了散熱不符合要求。溫度會隨著電機的持續運行而不斷上升，直至超過其所能承受的能力。

（2）負荷加大后，啟動電流增加，一般三相異步電機的啟動電流為額定電流的6～7倍，重載時會更大，從以上公式可知，較大的電流使得電機溫升迅速，從而導致燒斷、開焊等故障。2004年改造后，增加了提升負荷，由原來的每斗9T增加到每斗9.5T至現在的每斗10T，造成電機啟動時間加長、全速運行時電流增大，這對電動機的安全運行是非常不利的。

（3）啟動頻繁，休止時間不足，大型電動機因頻繁啟動，可加速溫升，使電機發熱持續時間過長，導致絕緣材料迅速老化，介質損耗增加，發熱更歷害，嚴重時則導致擊穿而損壞。目前由于提高速度及縮短卸載時間等因素，每小時最多可提42斗，一個圓班下來，最多時競提到了900斗，甚至更多，除了每天正常的2個小時檢修時間外，其它時間幾乎都處于滿負荷工作狀態，電機休止時間很小，使得電機經常由于過載提升而造成局部過熱，輕微時表現為并聯套開焊，嚴重時則造成引出線等突然燒斷。

（4）電機老化嚴重，該800KW電機自從1987年改造以為，一直使用至今，其絕緣部件及轉子鐵及定子繞組等均有不同程度老化。變頻改造后，尤其加劇了其轉子的承載強度，由于是定子短封，采用轉子送電的方式中壓變頻調速。該方法使得轉子長時間處于高壓高頻大電流狀態，使轉子繞組溫度迅速升高，易在最薄弱的環節發生故障，即轉子引出線的薄弱處燒斷。

（5）電源電壓過高也是影響電機使用壽命的原因之一。主井6KV電壓一般可達6.3～6.4KV，當電源電壓過高時，電動機反電動勢、磁通及磁通密度均隨之增大。由于鐵損耗的大小與磁通密度平方成正比，則鐵損耗增加，導致鐵心過熱。而磁通增加，又致使勵磁電流分量急劇增加，造成定子繞組銅損增大，使繞組過熱。因此，電源電壓超過電動機的額定電壓時，會使電動機過熱，嚴重時則導致燒斷故障。

2 解決方案提出與實際工作驗證

如果想要改善這種局面，建議從以下幾個方面給予解決：

（1）更換符合國家標準的800KW電動機，由于當前電動機的特殊情況及其工作制式等不適合現有的工作強度，只有更換為標準800KW電動機，使電機動的體積滿足散熱條件，才能有效緩解電機頻繁故障的現象。

（2）減少負載，即減少每斗提升量，可有效減小電機啟動電流，減少大電流沖擊，從而控制電機溫升，減少絕緣破壞，減少故障發生。

（3）降低提升頻率，增加電機休止時間，即延長卸載時間或增加每班電機的停止時間，使電機溫升在一定范圍內，然后再進行提升工作。

（4）更換新電機，按照現有位置及基礎定制新電機，增強制作工藝，增加所用材料絕緣等級（F級），提高電機抗大電流頻繁啟動的能力。

（5）有效控制電網電壓，使之保持在國家規定的數值范圍內，以保證電機的正常工作。由于使用變頻控制，所以在電控中增加有源濾波裝置和靜止無功補償裝置。

綜合以上分析，采用（1）和（2）兩種方案是被動的防護方式。其余三種方案即符合現場實際，也很容易做到。所以，實際采用和落實了（3）（4）和（5）三種方案。應用效果比較明顯。

3 結束語

在現場設備的使用中，受到各種不利因素和條件的限制，不能全部更新所有設備。但是，可以通過多方面、多層次的分析，不斷地總結經驗，解決現有問題，使設備達到最佳的狀態，適應生產的需求。其目的和意義非常重大。可以在更多的領域和行業應用。值得工程技術人員研究與探討。

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[責任編輯：湯靜]