中水回用系統風機電動機軸承的故障診斷與處理＊

陳曉華，周柏清

（1.浙江浙能長興發電有限公司，浙江 長興 313100；2.湖州職業技術學院，浙江 湖州 313000）

浙能集團各火電企業每年淡水取用量超過1億噸，解決電廠建設和維護運行中的水源問題是浙能發電企業尤其是缺水地區發電企業面臨的一大難題。作為長江以南地區規模最大的中水回用工程，浙江浙能長興發電有限公司中水回用工程是將經深度處理后的市政污水（即中水）經過進一步的處理后，用作該公司機組的循環水補充水，從而實現污水的重復利用，對當地完成“十二五”期間化學需氧量、氨氮等主要污染物的減排和太湖流域的環境保護及水污染防治起到了至關重要的作用［1］。

自投運以來，公司中水回用工程總體運行平穩，將大量城市中水進行再利用，既滿足企業自身工業用水的要求，實現水資源再利用，同時通過電廠循環水系統的特殊工況條件，又使污水中的污染因子進一步削減，減輕了自然水體的負擔。

1 中水回用系統鼓風機基本情況

浙能長電中水回用工程分兩期建設，分別于2009年8月19日和2012年11月27日建成投產。其設計規模日處理水量6萬噸，是長江以南地區率先實施，也是規模最大的中水回用工程。

在中水回用系統中，鼓風機是非常重要的一種設備。鼓風機鼓風并通過曝氣管向池內供給生物膜代謝所學的空氣（氧源），保證ABFT生化池（Aertation biological fluidized tank，曝氣生物流化池）去除污染物的高效和穩定性［2］。

該公司中水一期工程配套設置多級離心式鼓風機三臺，型號為D70-71-1.7；二期工程配套設置二臺風機，型號為C70-1.6。風機所配電動機型號為Y2-315S-2或BM-315S-2，額定功率110kW／380V，電動機生產廠家為西門子電機有限公司。

正常情況下一、二期均保持一臺風機運行，提供ABFT池生化曝氣風量。

2 鼓風機電動機軸承故障案例

自投運以來，該公司中水鼓風機電動機故障較為頻繁。從歷次故障的解體情況分析，主要故障形式為電動機軸承損壞后，出現電動機轉子彎曲，甚至轉子掃膛、電動機燒毀等問題，不僅增加維護工作量，而且帶來了一定的經濟損失，增加了生產成本。此外，由于掃膛導致定子絕緣破壞、電氣短路影響開關等，降低了電氣設備的使用壽命。下面，列舉長電公司中水鼓風機電動機2個案例，以便對該風機電動機頻繁發生軸承故障進行原因分析。

2.1 ＃2鼓風機案例

2013年4月20日11∶52，長電公司中水＃2鼓風機發生故障跳閘。圖1是當天＃2鼓風機跳閘前的PI歷史實時曲線。

圖1 中水系統＃2鼓風機跳閘PI歷史實時曲線

故障現象：從圖1顯示的數據可知，20日＃2鼓風機穩定運行電流186A左右。11∶29分開始，電流在190A到230A之間晃動，11∶52電流上沖、達過流保護整定值后保護動作跳閘。該公司檢修人員對電動機進行了檢查，發現定子絕緣電阻到零，現場有明顯焦臭味；解體發現電動機尾部風葉變形損壞；前、后軸承及軸承端蓋損壞，軸承油脂變色且極少，轉子軸徑拉傷，定轉子掃膛并致電機燒毀。

2.2 ＃4鼓風機案例

2014年10月15日20∶16，該公司中水＃4鼓風機跳閘。圖2是當天＃4鼓風機跳閘前的PI歷史實時曲線。

故障現象：4＃鼓風機跳閘，經檢查為該鼓風機開關過電流保護動作。電氣檢修人員對電動機進行了解體檢查。發現電動機后軸承及風扇碎裂，轉子掃膛、電機燒毀。查閱PI，＃4風機于10月15日早上啟動，至19∶10左右該電機后軸承溫度（圖2軸承1曲線）從68.5℃開始飆升，19∶30達87℃，20∶00達123℃，至20∶16電氣保護動作跳閘時溫度高達187.44℃，期間電動機電流有較大幅度晃動。

圖2 中水系統＃4鼓風機跳閘PI歷史實時曲線

3 電動機軸承故障的原因分析及預控措施

3.1 運行中電動機電流偏大

2013年4月20日＃2鼓風機跳閘事件，在更換電動機后，該公司技術人員跟蹤了風機的運行工況，發現＃2鼓風機的實際運行電流在186A左右，接近電動機的銘牌電流195A。而風機房當時環境溫度15℃，測得電動機本體溫度偏高達到60℃，電動機軸承溫度接近70℃。所以，電動機運行電流偏大是引起電動機本體及其軸承溫度升高的原因之一。

控制措施：針對運行電流偏大的問題，技術人員及時聯系運行部門對各風機出力進行了調整。按該公司中水回用系統設計規范相關要求，控制各鼓風機電流在170A左右，在滿足風量的前提下適當關小風門降低風機出力。

3.2 風機房通風散熱不良

檢修人員發現，中水風機房的通風條件不良，室內環境溫度明顯較室外高，不利于電動機的散熱。具體表現為風機房大門不易打開，吸力較緊，室內呈負壓狀態。分析認為由于中水二期工程擴建了二臺風機，使室內的通風量不足。

控制措施：將風機房部分窗戶改成百葉窗，加強風機房通風，有效降低了室內環境溫度，電機運行環境及通風冷卻條件得到了一定程度的改善。

3.3 電動機軸承潤滑油脂缺乏

電動機軸承長期缺油運行，則摩擦損耗加劇，使軸承過熱。從＃2鼓風機解體情況來看，電動機軸承潤滑油脂極少；電動機運行中確實存在軸承溫度偏高的現象。查閱該公司電動機補油脂臺帳，發現中水各鼓風機自投運以來，電動機軸承未進行過補油脂工作，維護保養存在不到位的現象。因此，分析認為軸承油脂缺少是軸承溫度偏高、易磨損的重要原因之一。

控制措施：參照該公司電氣設備補油脂標準，制定了相應的補油脂計劃：規定中水鼓風機電動機軸承使用美孚＃3鋰基脂，補油脂周期為每半年一次。

3.4 電動機振動偏大

2014年底，該公司運行及維護人員檢查中發現，＃5鼓風機電動機在運行中軸承振動偏大、軸承溫度偏高。隨后，該公司檢修人員對電動機及風機進行了相關檢查和中心校準，但電動機軸承振動大的現象未得到明顯改善。

2015年7月2日，該公司聯系到上海昂電電機維修有限公司的專業工程師協助現場檢查。對電動機進行頻普分析、軸電壓測量均未發現異常；抽樣檢測＃2、＃5鼓風機振動速度值見下表1。

電動機的振動與其安裝有密切關系。電動機應牢固地固定在堅固的地面上。標準規定：剛性安裝的電動機，在其底腳（或軸承座附近的基礎支架或定子機座）處測量的水平面和垂直最大振動速度值應不大于在軸承附近測量的水平或垂直最大振動速度的25%①軸高度高于56mm電機的機械振動的測量、評估和振動限制（GB 10068-2008），中國標準出版社，2009。。從表1數據可知，電動機底腳與前軸端振動速度比各項均超出標準范圍，最大達到了75.9%。

表1 ＃2、＃5鼓風機電動機的振動速度及比值

控制策略：現場檢查電動機安裝在一個鋼結構基礎上，但未進行混泥土灌注。專家建議先對電動機基礎進行加固，整改后再觀察效果。

4 預防電動機嚴重故障的其他措施

為預防鼓風機電動機再次發生軸承嚴重損壞、電動機燒毀的故障，該公司先后采取了調整或增加相關保護的手段。

4.1 重新整定過電流保護定值

從＃2鼓風機2013年4月20日的歷史曲線顯示，20日11：29分開始至11：52電流上沖達過電流保護動作跳閘，這中間20多分鐘時間＃2鼓風機電動機電流超過銘牌電流，并在190A-230A間晃動。這個情況可以反映出電動機的軸承已出現異常（歷史上發生軸承故障的多臺次中水鼓風機也有相似的特征）。在這期間電動機電流保護若及時動作，應能有效軛制電動機掃膛短路，而且可以避免因切除短路電流對開關等設備的危害。2013年5月，由該公司繼電保護專業人員對中水各鼓風機過電流保護定值重新進行整定，過電流保護由原整定值為0.6＊IN＝240A（IN為開關額定電流400A）、時間30S調整為0.5＊IN＝200A、時間30S，適當提高保護靈敏度。

4.2 增設電動機軸承溫度保護

電動機軸承損壞是中水各鼓風機電動機燒損的直接原因。因此，由該公司儀控專業加裝電動機軸承溫度保護，同時對軸承溫度進行遠程監視，便于發現軸承的早期異常，在軸承溫度升高至設定值時，溫度保護也能動作及時阻斷電動機運行，避免電動機軸承損壞進一步加劇并最終導致無法挽回的損失。該項加裝工作于2014年6月前利用電動機檢修機會全部完成。（注：2014年10月15日＃4鼓風機軸承溫度高由于溫度保護回路異常處于撤出狀態未動作跳閘）

5 結 語

通過對長電公司中水回用系統鼓風機電動機的故障現象和原因分析，結合電動機的實際運行工況和現場環境條件，該公司已逐步采取一系列對策進行干預。目前，各鼓風機電動機運行中振動及軸承溫度偏高的現象暫未得到根本解決。該公司將盡快采納上海昂電專家的建議，對各電動機安裝基礎進行調整和加固。相關人員也將繼續跟蹤，加強檢查和現場數據的采集，以期找準故障原因，爭取盡早從根源上解決問題。

［1］王 櫻.長江以南最大中水回用項目投運［N］.浙江日報，2012-11-27（A21）.

［2］陳 怡，盧建國.曝氣生物流化池（ABFT）技術在含氨氮污水治理的應用研究［J］.石油學報，2003（1）：74-78.