高壓三相異步電動機在11.6萬噸/年硝酸裝置中的應用

紀艷　劉芳芳　樊安亮

摘 要：高壓異步電動機現在被廣泛應用在工廠生產之中，介紹了高壓電機在11.6萬噸/年硝酸裝置循環水場中的應用，并對日常運行中出現的一些主要故障的歸類、分析并總結，著重從這些故障發生的原因及如何采取有效地方式來排除故障并控制故障的再次發生，保證高壓電機的安穩運行。

關鍵詞：高壓電動機； 故障分析； 電流； 電壓； 繞組； 絕緣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.037

1 引言

高壓三相異步電動機是指工頻50HZ，額定電壓在1000V以上的電動機，被廣泛應用在國民經濟各領域，因此通過日常運行數據分析和故障處理來保證電機的安全高效運行具有極其重要的意義。

2 三臺高壓電機的運行環境

中國石油遼陽石化分公司11.6萬噸/年硝酸裝置循環水系統選用3臺高壓電動機，采用兩用一備的運行方式，電機型號YKK450-4-6，功率450kW，額定電壓6000V，額定電流55A，防護等級為IP44，絕緣等級F級。設計的固定保有水量2000 m3，最大循環水量6000 m3/h和污水處理量8 m3/h的系統組成的裝置，裝置循環冷卻水系統設計循環能力為4500 m3/h。

3 電機運行過程中存在的問題及解決方案

自2004年11月循環水系統投運以來三臺高壓電動機曾經多次出現故障，如表1。主要原因為電機絕緣損壞、槽楔損壞、繞組燒毀（或過熱）。

3.1 電機絕緣損壞的原因分析及解決方案

電機故障之中，第1-5次故障是由于電機絕緣老化，及引出線燒損。原因有安裝環境因素、長時間過載運行、大電流沖擊。

3.1.1 安裝環境因素

該電機在半地下的循環水泵房內安裝，環境潮濕、伴有腐蝕性氣體，所輸送的循環水中含有腐蝕性物質，導致繞組受潮繞組使絕緣電阻下降。

解決方案：做好環境通風處理，保持空氣新鮮，地面干燥；消除工藝和機械設備的跑冒滴漏；在檢修時注意做好電機的密封處理[1]。

3.1.2 長時間過載運行

該高壓電動機長期過負荷運行，尤其是在高溫天氣時繞組溫度保持在130℃～160℃（如圖1），運行電流達經常到了61A，超負荷10%運行，按規定：F級電機最高允許溫升105℃，最佳工作狀態為85%負荷，嚴禁超過額定電流運行，該電機長期過負荷運行，電機溫升過高，對電機線圈及引出線絕緣損壞，導致電機整體絕緣下降。

解決方案：降低電機的運行負荷；改變運行方式從而來降低單臺電機所承載的負荷量；更換新的大容量的電動機[2]。

3.1.3 大電流沖擊

電機啟動電流過大，給繞組造成很大沖擊；該公司提供6kV電壓的供電系統近年來波動時有發生，電機在系統電壓波動時受到大電流沖擊使電機絕緣受損甚至燒毀繞組。

解決方案：避免頻繁啟動，必要時對電機轉子做動平衡試驗；保持供電系統穩定性[2]。

3.2 電機槽楔損壞故障的原因分析及解決方案

第6-7次故障是由于定子繞組槽楔損壞。原因有電機運行溫度高、軸承裝配不當、軸承腔內混入雜質。

（1）注油不及時。電機運行溫度高，油脂消耗快，按傳統周期注油，無法補充油脂消耗，補加油脂不及時造成缺油使電機定子繞組槽楔損壞及脫落。解決方案：通風、空調制冷等方式來降低電機運行環境的溫度；冷卻裝置無積垢，風葉完好；及時注油；必要時電機使用前進行解體檢查，更新油脂[3]。

（2）軸承裝配不當。軸承安裝不規范，出現跑圈現象，引起軸承運行溫升急劇上升導致電機槽楔損壞。解決方案：組裝電機時保證定、轉子鐵心對中，不得錯位[3]。

（3）軸承腔內混入雜質。檢修安裝時軸承腔內處理不凈或所油脂中混入雜質，使軸承滾道受損引起溫升過高。解決方案：安裝軸承前認真清洗，軸承腔內無雜質；填加油脂時保證油脂潔凈；禁止潤滑油脂混用[3]。

3.3 電機一相或兩相繞組燒毀（或過熱）的原因

第8次故障是由于配電系統突然失電，電機配出柜設計缺陷未及時甩負荷導致。原因有配電系統電機保護功能故障、電壓不穩。

（1）配電系統電機保護功能故障。該裝置電機配電柜設計采用機械式配電保護系統，系統機構復雜，故障點多，保護動作不靈敏。解決方案：定期對電機配電柜保護單元檢修和試驗；對保護系統改造，將現用繼電保護系統更換為綜保系統[3]。

（2）電壓不穩。供電電網波動，導致電壓不穩，電壓突然降低，電流瞬間升高，動力電纜在過高電流運行導致。可采取的解決方案：從6kV配電系統整體來改造，提高系統供電的穩定性[3]。

4 目前已采取的解決措施及取得的效果

4.1 加裝溫度監測系統

在現場加裝記錄測溫系統，對電動機的繞組和軸承溫度進行實時監測，通過溫度記錄來進行電動機運行狀態的實時分析，判斷和處理電動機可能出現的各故障，做到電機的預知性檢修，防止電機故障的發生。

在2009年11月和12月通過溫度指示突然升高，立即對溫度異常電機下線檢修，發現B臺電機定子繞組的槽楔嚴重脫落和A臺電機槽鍥大面積損壞，及時處理，防止了電機損壞事故的發生。

4.2 改變運行方式

在夏季高溫季節高壓電機的轉子和軸承溫度達到了160度以上，甚至達到了180度高溫，電流高達61A，超負荷10%運行時，為了降低單臺電機上的負荷，如圖1。

將電動機原兩備一用的運行狀態改為了三臺電機同時運行，降低電機的運行負荷。采取措施后效果顯著，電機的溫度明顯下降，如圖2。電流很快降到了56A。

4.3 電機配電柜改造。

保證電機配電柜的完好，對裝置配出的6KV配電系統進行整改：

（1）定期更換保護系統繼電器，防止繼電器性能老化導致保護動作不靈敏。（2）電流繼電器因原設計選型不能滿足現供電要求，進行重新選型并安裝調試。（3）關鍵保護回路錯用交流繼電器導致小車無法及時甩掉負荷，由直流繼電器替換，經試驗，正常工作。

4.4 對循環水電機房安裝多處安裝通風窗，降低環境溫度、保持室內干燥

5 結語

通過不斷的總結經驗教訓，改進修理工藝，循環水場高壓電機故障和隱患，經過上述方法有效分析處理，使故障得到了很好的控制，有效地避免了事故的發生，提高了設備的完好和運行周期，實現了電機在循環水系統的安全、平穩的運行，為企業創造良好的經濟效益提供了可靠的保證。

參考文獻：

[1]黃國緯.三相異步電動機的故障處理[M].水利電力出版社.

[2]楊萬青，劉建忠.實用異步電動機設計＼安裝與維修[M].機械工業出版社.

[3]趙家里等.電動機故障與維修[M]. 機械工業出版社.

[4]張慶達，高齊烈，杜瑞存.高壓電動機故障與修理[M].上海科學出版社.

作者簡介：紀艷（1982-），女，本科，助理工程師，研究方向：工程供配電。