大型直聯式直流礦井提升電動機增容改造

肇東升,紀繁祥,高玉爽

(1哈電集團哈爾濱電氣動力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱150040；

2海軍駐哈爾濱地區艦船軍事代表室，黑龍江哈爾濱150040)

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大型直聯式直流礦井提升電動機增容改造

肇東升1,紀繁祥2,高玉爽1

(1哈電集團哈爾濱電氣動力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱150040；

2海軍駐哈爾濱地區艦船軍事代表室，黑龍江哈爾濱150040)

摘要介紹了增容改造前后電機電磁參數的對比，新電機結構設計特點，電機的通風、散熱，安裝現場時新舊電樞拆裝等。在結構設計方面，詳細介紹了定子、電樞、刷桿座圈的特點。著重講述新舊電機電磁參數的對比，新舊電樞拆裝。

關鍵詞礦井提升；直聯式；直流電動機；增容改造

0引言

礦井提升機是煤礦、有色金屬礦生產過程中的重要設備，是聯系井下與地面的主要運輸工具[1]。我公司生產的ZKJ系列大型直流電動機專門用于礦井提升用的主傳動直聯直流電動機，其主要特點是電機不帶軸和軸承座，與提升機主機的聯結采用錐套液壓聯接的結構，具有占地面積小、節省投資、現場噪聲低、用戶維修方便等優點。我公司承接山東某金礦礦井提升直流電機增容改造項目，該礦隨著產量的不斷提高，原有的800kW直流電機已不能滿足生產需要，需將電機容量提升到1100kW，轉速由原來的70r/min提高到78r/min。

1電機主要參數

電機的主要參數見表1。

表1　改造前后參數對比

其他技術要求：工作制：S1；絕緣等級：F級(B級考核)；防護等級： IP01； 冷卻方式： 自然通風；安裝型式： IM5710。

2電機的設計及制造特點

2.1電磁設計

增容前技術參數

電樞直徑Da=2150mm；電樞鐵心lt=450mm；主極極數2P=12，電樞槽數Z=280；氣隙磁密Bδ=9863GS；電樞1/3齒磁密BZ1/3=22586GS；額定負載時電樞回路的電壓降△U=71.13V；熱參數ASja=1847；效率η=0.89；主極單邊氣隙δ=7mm。

增容后技術參數

電樞直徑Da=2150mm，電樞鐵心lt=550mm；主極極數2P=12，電樞槽數Z=280；氣隙磁密Bδ=8043GS；電樞1/3齒磁密BZ1/3=21917GS；額定負載時電樞回路的電壓降△U=72.78V；熱參數ASja=1909 ；效率η=0.9；主極單邊氣隙δ=8mm。

2.2改造后直流電動機結構設計

2.2.1改造后直流電動機結構圖

圖1改造后直流電機結構圖

2.2.2定子

定子采用上、下兩半可拆式結構，接逢處用定位銷及把合螺栓緊固，上、下半均有起吊孔，供定子吊運之用，但定子不能整體吊裝，需單獨吊裝后把合在一起。機座采用疊片機座，主極、換向極鐵心也均采用鋼板疊片，沖片表面絕緣。

主極線圈采用扁銅線繞制，繞制過程中，層間刷單馬膠，繞好后套在包有極身絕緣的主極鐵心上，然后真空浸漆。換向極線圈采用裸銅扁線繞制架空式結構，這種結構即解決了該類電機換向極線圈匝數較多，空間難以布置的問題，又減小了風阻，有利于電機通風散熱。

2.2.3電樞

電樞采用斜槽結構，斜度一個齒距，斜槽可以消除由電樞齒、槽產生的磁通脈動，還可以降低片間電壓峰值，防止低速運行時的轉速脈動和轉矩脈動并降低電機噪音，改善現場運行環境。

電樞鐵心由電樞沖片疊壓而成，電樞沖片采用兩面刷漆的優質硅鋼片沖制，鐵心分成11段，段間設有徑向通風。電樞支架由整體軸轂、盒型臂、鐵心固定筋和圓筒式換向器支架結構成，這種結構能很好地傳遞扭矩，防止開焊、開裂。電樞繞組采用不交叉雙波異槽繞組結構型式。

電樞非換向器端裝有均壓線，采用漸開線式單獨成形的圓盤式結構，即可削弱由于生產過程中制造誤差等原因造成磁路不對稱現象而導致的各并聯支路的感應電動勢不等，又能充分利用電機的有效空間，使結構更加緊湊、合理。

電樞轉子與提升機直聯懸掛，轉子支架的支架毅采用油壓脹孔錐套于提升機軸伸上。在支架毅上加工有錐孔(錐度1:30)的錐套結構，與提升機的帶有錐度的軸伸有不小于的過盈配合[1]。

換向器采用拱形結構，外徑Φ1280mm，換向器片采用銀銅合金材料，增加換向器的耐磨性能、熱穩定性，有利于改善電機的換向性能。由于升高片高度較高，為提高其固有頻率、機械強度及抗疲勞斷裂，升高片采用三段式結構：銅-鋼-鋼，硬釬焊連接，升高片之間用適形材料撐緊。

2.2.4刷桿座圈

刷桿座圈中刷桿，一端固定于座圈上，另一端連接導電環上，三者互為一體，結構簡單、穩定性好、所占位置極小，易于更換電刷、刷握，以及調整維護換向器。

電刷排放位置采用同極性軸向錯位排放，沿換向器圓周分布，使換向器表面磨損均勻，不產生溝槽。

2.2.5改善通風、散熱方面

由于電機是開起式電機，發熱參數不能太高，合理的通風結構、絕緣結構，是電機各繞組溫升不超過B級考核溫升限值及電機在用戶處長期安全運行的根本保障。

合理安排電機的通風風路，在外罩內部安裝擋風板，使電樞旋轉時產生的冷卻風大部分直接進入電樞的徑向風道再到定子，部分流向換向器表面。

采用我公司自主開發的絕緣結構，環氧聚酯薄膜少膠粉云母帶箔繞半疊繞繞包絕緣結構，線圈的絕緣層薄，利于散熱。經VPI真空整浸處理后，線圈與鐵心之間氣體被去除，充滿絕緣漆，增強了電機的整體性，同時也大大提高了線圈導熱、散熱能力。

3電機電樞現場拆裝

以往同類直流電機改造中，電樞的拆裝是現場安裝的重要難點，原電機電樞懸掛在提升機主軸的一端，結構示意圖見圖2。

1.軸；2.電樞；3.放氣塞；4.液壓蓋；5.高壓進油孔

6.分流器；7.超高壓油泵；8.高壓油泵；9.O形密封圈

圖2結構示意圖

軸錐度為1：30，緊量根據提升機力矩決定，一般為0.5～0.7mm。卸軸前先清理液壓油蓋及各配合零件表面，將O型密封圈嵌入油壓蓋密封槽內。用200×200框架水平尺校正軸的水平。將液壓蓋固定于提升機軸端上，排氣孔要位于上方，進油孔在下方[2]。起動高壓油泵讓油沖滿支架轂與液壓蓋之間腔體，當放氣塞排出空氣并有油噴出后擰緊放氣塞。關閉高壓油泵。起動超高壓油泵向軸端面上兩進油孔注入高壓油，其壓力表指針微動，逐漸增加超高壓油泵的油壓約65MPa，電樞與提升機主軸脫離。

將新電機電樞套入軸上，將液壓蓋重新固定于提升機軸端上，排氣孔要位于上方，進油孔在下方。起動高壓油泵讓油沖滿電樞與液壓蓋腔體，氣塞排氣并有油噴出后擰緊放氣塞。關閉高壓油泵。

起動高壓油泵再次向軸端腔體注入高壓油，向軸大端移動電樞，逐漸增加高壓油泵的油壓，同時起動超高壓油泵向軸端面上兩進油孔輸油，這時電樞在軸向油壓的推動下向主軸大端移動，逼近原標記。當超高壓油泵的油壓至約60MPa，電樞到達標記處。

4結語

該電機于2015年2月投產運行至今，各項指標正常。由此可見在原基礎不變的情況下，電機功率由800kW提升至1100kW，設計方案是可行的；現場反應溫升值最高時不超過55K，滿足了考核要求。此次礦井提升直流電機增容改造項目，不僅得到了用戶的好評，也為我公司在此類電機增容改造積累了寶貴的經驗。

參考文獻

[1]肇東升.2500kW大型直聯式礦井提升直流電動機設計簡述.上海大中型電機，2013.

[2]中國電氣工程大典(第9卷).電機工程.北京：中國電力出版社，2008.

[3]張飛飛，張東宇.高壓繞線電機轉子繞組制造工藝.防爆電機，2015.4.

[4]楊光，周勤鳳.永磁三相同步電動機裝配工藝.防爆電機，2012.6.

Brief Description on Capacity Expansion Reformation of Large Direct-Connected DC Mine Lifting Motor

ZhaoDongsheng,JiFanxiang,andGaoYushuang

(1.Harbin Electric Power Equipment Co.,Ltd.,Harbin 150040, China；2.Naval Ship Military Representative Office Stationed in Harbin, Harbin 150040, China)

AbstractThis paper introduces electromagnetic parameter of the motor before and after capacity expansion reformation, structural design characteristics of new motor, ventilation and heat dissipation of the motor, onsite disassembly and assembly of old and new armature and so on. In aspect of structural design, this paper introduces the characteristics of stator, armature and brush rod seat ring in detail, and emphasizes the comparison of electromagnetic parameters between old and new motors as well as the disassembly and assembly of old and new armatures.

Key wordsMine lifting；direct-connected type；DC motor；capacity expansion reformation

收稿日期：2016-01-22

作者簡介：肇東升 男1982年生；畢業于沈陽工業大學電氣工程及自動化專業電機方向，現從事大中型直流電機研發設計工作.

中圖分類號：TM331

文獻標識碼：B

文章編號：1008-7281(2016)02-0049-003

DOI:10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.02.14