水環(huán)式真空泵低壓交流電動機燒毀的原因分析及處理

田剛（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

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水環(huán)式真空泵低壓交流電動機燒毀的原因分析及處理

田剛
（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

摘要本文主要針對新疆眾和熱電公司150 MW機組水環(huán)式真空泵低壓交流電動機燒毀進行原因分析，同時提出預防措施，避免類似情況再次發(fā)生。

關鍵詞交流電動機發(fā)熱燒毀

新疆眾和股份有限公司熱電公司150 MW機組2BWD 353-0EK5冷凝器抽空機組配備上海凱泉泵業(yè)（集團）有限公司生產(chǎn)的水環(huán)式真空泵，其工作及預備條件是泄露到電站冷凝器中的空氣會降低其工作效率。冷凝器投入使用前（抽空操作）及運行中（維持操作）都必須將泄露空氣抽除。凱泉水環(huán)式真空泵2BWD 353-0EK5正是用于這一目的。

該閉環(huán)真空泵主要包括凱泉水環(huán)式真空泵和三相低壓異步電動機、分離器、換熱器、公共底座和管線。冷凝器接通時，空氣從法蘭接口，通過管線吸入凱泉水環(huán)式真空泵，此時系統(tǒng)入口閥開。空氣攜帶部分泵工作液，通過排氣管線排至分離器。在分離器內(nèi)空氣與水分離。空氣已被壓縮至大氣壓力，通過法蘭口排出系統(tǒng)。止回閥用于防止泵突然停止時，空氣返流回系統(tǒng)。通過法蘭接口和補水電磁閥，新鮮水補充至分離器和泵內(nèi)，直至達到規(guī)定的液位。工作液用于形成泵的水環(huán)。工作液通過管線，自分離器流入換熱器，冷卻后通過管線返回泵。

1　事情經(jīng)過

2014年10月11日14時32分，#1機監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)#1真空泵跳閘（曲線調(diào)取14時32分41秒電流從正常運行中的240 A突升至303 A，盤面無過流報警，14時32分42秒跳閘），#2真空泵聯(lián)啟正常。就地檢查，#2真空泵運行正常。電氣巡操人員就地檢查#1真空泵電機本體正常，馬達保護器顯示接地保護動作（該電機前期多次出現(xiàn)過類似狀況，經(jīng)檢查測試無異常），取#1真空泵電機電源，使用500 V電動絕緣電阻測量表測量電機絕緣三相對地14 Ω，合格。

15時04分汽機運行人員啟動#1真空泵，盤面顯示真空泵跳閘，電流最高升至320 A。電氣運行人員就地檢查電機本體接線盒引線有輕微冒煙、有焦糊味，檢修人員手動盤真空泵，真空泵運轉良好無卡澀。電氣檢修人員將電機接線盒打開拆除引線后，對電機三相定子繞組測絕緣對地為零，判斷電機燒毀。該電機型號為Y2-355L2-10，額定功率160 kW，額定電流333 A，額定電壓380 V，額定轉速為590 r/ min，冷卻方式為IC411（全封閉，自帶風扇冷卻），F(xiàn)級絕緣，生產(chǎn)廠家湘電集團有限公司。

2　原因分析

⑴經(jīng)查閱事故前5天的巡檢記錄，該電機振動值（雙振幅）（mm）為0.05，符合檢修規(guī)程標準要求，軸承運轉聲音正常，軸承運行溫度70℃，真空泵及電機周邊環(huán)境清潔無異物。可以排除振動、軸承問題、異物等原因?qū)е碌碾姍C故障。

⑵從電動機解體觀察分析：電動機繞組一相引接線有發(fā)熱痕跡，引線發(fā)熱老化，存在絕緣劣化擊穿現(xiàn)象。

⑶此電機絕緣等級為F級，標準允許工作溫度為155℃。日常電動機正常運行外殼溫度為85℃，環(huán)境溫度在35～40℃左右，對于F級絕緣電機，當環(huán)境溫度為40℃時其允許溫升為100℃。因此可以判斷電機處在高溫運行，電機線圈長期受熱絕緣降低，最終造成絕緣薄弱部位擊穿。夏季高溫時依靠加裝軸流風機對電機外殼進行強迫風循環(huán)來降溫，線圈內(nèi)部產(chǎn)生的熱量散熱較差，側面印證高溫對電機線圈絕緣的影響非常大。

3　引起電動機發(fā)熱的原因及解決的方法

⑴電機定、轉子之間氣隙很小，容易導致定、轉子之間相碰引起電機的發(fā)熱。在中、小型電機中，氣隙一般為0.2～1.5 mm。氣隙大時，要求勵磁電流大，從而影響電機的功率因數(shù)；氣隙太小，轉子有可能發(fā)生摩擦或碰撞。一般由于軸承嚴重超差及端蓋內(nèi)孔磨損變形，使機座、端蓋、轉子三者不同軸心引起掃膛，很容易使電機發(fā)熱甚至燒毀。如發(fā)現(xiàn)軸承磨損應及時更換，對端蓋進行更換或刷鍍處理，比較簡單的處理方法是給端蓋鑲套。

⑵電機的不正常振動或噪音容易引起電機的發(fā)熱。這種情況屬于電機本身引起的振動，多數(shù)是由于轉子動平衡不好，以及軸承不良、轉軸彎曲，端蓋、機座、轉子不同軸心，緊固件松動或電機安裝地基不平、安裝不到位造成的，也可能是機械端傳遞過來的，應針對具體情況排除。振動會產(chǎn)生噪聲，還會產(chǎn)生額外負荷。

⑶軸承工作不正常，必定造成電機發(fā)熱。軸承工作是否正常可憑聽覺及溫度經(jīng)驗來判斷。可用手或溫度計檢測軸承端判斷其溫度是否在正常范圍內(nèi)；也可用聽棒（銅棒）接觸軸承盒，若聽到?jīng)_擊聲，就表示可能有一只或幾只滾珠軋碎，如果聽到咝咝聲，那就是表示軸承的潤滑油不足，電機應在運行3 000～5 000 h左右換一次潤滑脂。

⑷電源電壓偏高，勵磁電流增大，電機會過度發(fā)熱。過高的電壓會危及電機的絕緣，使其有被擊穿的危險。電源電壓過低時，電磁轉矩就會大大降低，如果負載轉矩沒有減小，轉子轉速過低，這時轉差率增大會造成電機過載而發(fā)熱，長時間過載會影響電機的壽命。當三相電壓不對稱時，即一相電壓偏高或偏低時，會導致某相電流過大，電機發(fā)熱，同時轉矩減小會發(fā)出“嗡嗡”聲，時間長了會損壞繞組。

總之，無論電壓過高、過低或三相電壓不對稱都會使電流增加，電機發(fā)熱而損壞電機。因此按照國家標準，電機電源電壓的變化應不超出額定值的± 5%，電機輸出功率可保持額定值。電機電源電壓不允許超過額定值的±10%，三相電源電壓之間的差值不應超出額定值的±5%。

⑸繞組短路、匝間短路、相間短路和繞組斷路引起電機的發(fā)熱。繞組中相鄰兩條導線之間的絕緣損壞后，使兩導體相碰，稱為繞組短路。發(fā)生在同一繞組中的繞組短路稱為匝間短路；發(fā)生在兩相繞組之間的繞組短路稱為相間短路。不論是那一種，都會使某一相或兩相電流增加，引起局部發(fā)熱，使絕緣老化損壞電機。繞組斷路是指電機的定子或轉子繞組碰斷或燒斷造成的故障。不論是繞組短路或斷路都可能引起電機發(fā)熱甚至燒毀。因此，發(fā)生這種情況后必須立即停機處理。

⑹物料泄漏進入電機內(nèi)部，使電機的絕緣降低，從而使電機的允許溫升降低。固體物料或粉塵從接線盒處進入電機內(nèi)部，則會到達電機定子、轉子的氣隙之間，造成電機掃膛，直到磨壞電機繞組絕緣，使電機損壞或報廢。如果液體和氣體介質(zhì)泄漏進入電機內(nèi)部，將會直接造成電機絕緣下降而跳閘。一般液體和氣體泄漏有以下幾種表現(xiàn)形式：

①各種容器和輸送管道泄漏、泵體密封泄漏、沖洗設備和地面等。

②機械油泄漏后從前端軸承盒縫隙中進入電機。

③與電機相連的減速機等油封磨損，機械潤滑油順著電機軸進入，在電機內(nèi)部積聚后，溶解電機絕緣漆，使電機絕緣性能逐步降低。

⑺幾乎有一半以上電機燒毀都是由于電機缺相運行引起的。缺相常常造成電機不能運行或啟動后轉速緩慢，或轉動無力電流增大有“嗡嗡”的響聲現(xiàn)象。如果軸上負載沒有改變，則電機處于嚴重過載狀態(tài)，定子電流將達到額定值的2倍甚至更高。短時間內(nèi)電機就會發(fā)熱甚至燒毀。造成缺相運行的主要原因如下：

①電源線路上因其它設備故障引起一相斷電，接在該線路上的其它三相設備就會缺相運行。

②斷路器或接觸器一相由于偏電壓燒毀或接觸不良造成缺相。

③電機接進線由于老化、磨損等原因造成的缺相。

④電機一相繞組斷路，或接線盒內(nèi)一相接頭松脫。

為了預防電機出現(xiàn)缺相運行，除了正確選用和安裝低壓電器和保護裝置外，還應嚴格執(zhí)行有關規(guī)范，敷設饋電線路，同時加強定期檢查和維護。

⑻其它非機械電氣故障原因引起電機的發(fā)熱。其它非機械電氣故障原因造成的電機溫度升高，嚴重時也可能導致電機故障。如環(huán)境溫度高，電機缺少風扇、風扇不完整或缺少風扇罩。這種情況下必須強制冷卻保證通風或更換風葉等，否則無法保證電機的正常運行。

4　后期的整改措施

⑴運行人員完善電機運行巡檢記錄（有關于電機振動、環(huán)境溫度、軸承溫度、電機本體溫度、運行電流等參數(shù)的記錄），逐步形成系統(tǒng)分析原始資料；

⑵檢修人員定期對功率大的電機進行絕緣、直流電阻值及吸收比的測試，對照啟動時交接試驗數(shù)據(jù)觀察絕緣變化情況；

⑶降低電機所處環(huán)境溫度，加強通風，盡可能使電機處于35℃以下環(huán)境運行。

⑷對于重要輔機電機的保護裝置，定期校驗。

⑸在電機大修時重點檢查定子繞組端部的引接線，查看有無發(fā)熱痕跡，若有拆除綁扎帶對引接線掛錫處理并對繞組重新清漆。

綜上所述，為了能采用正確的方法進行電機發(fā)熱故障處理，就必須熟悉電機發(fā)熱常見故障的特點及原因，抓住關鍵因素，定期檢查和維護。這樣才能少走彎路，節(jié)省時間，盡快地排除故障，使電機處于正常的運轉狀態(tài)。從而保證車間正常生產(chǎn)。

參考文獻

［1］新疆眾和股份有限公司熱電公司150 MW機組電氣檢修規(guī)程.

［2］發(fā)電廠變電所電氣設備檢修.廣西電力工業(yè)局高級工培訓教材編委，中國水利水電出版社，1998.11.

［3］水環(huán)式真空泵說明書：上海凱泉泵業(yè)（集團）有限公司.

收稿：2016-02-29

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.038