淺談高位應(yīng)急油系統(tǒng)在大型高壓同步電動機中的應(yīng)用

蔣鯨峰

【摘 要】潤滑系統(tǒng)是大型同步電動機最重要的輔助系統(tǒng)之一，大型電動機基本采用獨立油站對電機軸瓦進行潤滑，當(dāng)外部電源及應(yīng)急電源同時出現(xiàn)異常事故時，潤滑油站無法給電動機軸瓦進行供油潤滑冷卻，在電動機停止慣性停機的過程中，通過高位油箱對軸承進行冷卻潤滑，以防止軸瓦與電機轉(zhuǎn)子摩擦發(fā)熱，避免軸瓦及轉(zhuǎn)子軸燒毀。

【Abstract】Lubrication system is one of the most important auxiliary systems of large synchronous motors. Large motors basically use independent oil stations to lubricate motor bushes. When the external power supply and emergency power supply are abnormal at the same time， lubrication stations can not provide oil for motor bushes to lubricate and cool. During the process of motor stopping inertia shutdown， bearings are cooled and lubricated by high-level oil tanks， so as to prevent friction and heat between bearing bush and motor rotor， and avoid the burnout of bearing bush and rotor shaft.

【關(guān)鍵詞】高位油箱;軸承;UPS;燒毀

【Keywords】 high oil tank; bearing; UPS; burnout

【中圖分類號】TM921? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）05-0169-02

1 引言

潤滑系統(tǒng)的正常運行，是主設(shè)備平穩(wěn)安全運行的保證。高位應(yīng)急油系統(tǒng)又是在外部電力故障時，對電機軸承保護的最后一道防線。本文主要介紹了制漿造紙業(yè)大型同步電機潤滑系統(tǒng)及高位應(yīng)急油系統(tǒng)的配置及應(yīng)用，以及在實際運行生產(chǎn)過程中運行保養(yǎng)注意事項。

2 大型高壓同步電機及潤滑油站的基本概況

2.1 大型高壓同步電機基本介紹

本文討論的電機是用于與制漿造紙業(yè)高濃磨漿配套的大型同步電機，生產(chǎn)廠家為上海電氣集團上海電機廠有限公司。功率：20MW，額定電壓：10kV，型號：TWS20000-4，額定電流：1239A。前后采用端蓋式滑動軸承，軸承品牌制造商為上海申科。軸承潤滑方式采用壓力循環(huán)油系統(tǒng)，軸承座配有進出油管道，入口處設(shè)置有加壓閥和節(jié)流閥。該電機軸承帶有高壓頂升裝置，在啟動電機前，必須開啟高壓頂升油泵，檢查相應(yīng)的油壓，流量，待電機轉(zhuǎn)子被頂升后，才允許啟動電機[1]。

2.2 同步電動機啟停方式

啟動的方式主要有：直接啟動，即將電子繞組的線段直接接到電源上;降壓啟動，在啟動過程，將定子繞組的線段接電抗器再接到電源;采用變頻電源同步啟動電機。

停機方式主要有：分開電動機的電源開關(guān);停止負責(zé)設(shè)備的運行，如潤滑油泵，冷卻水等;投入制動電阻。

2.3 油站配置基本介紹

潤滑系統(tǒng)主要是為電機前后軸承提供潤滑油，通過油循環(huán)將軸承運行產(chǎn)生的熱量，帶走雜質(zhì)，保護電機前后軸承的正常運行，高位應(yīng)急油系統(tǒng)是在事故發(fā)生時，對電機軸承的潤滑保護。電機潤滑油站設(shè)置一套高壓頂升油泵以及一套循環(huán)潤滑油泵，均采用“一用一備”設(shè)計方式，可保證在任何一臺在機設(shè)備故障時，能第一時間切換到備用泵運行，可確保電機軸承的可靠潤滑。同時設(shè)計一套高位應(yīng)急油系統(tǒng)，其主要構(gòu)成為應(yīng)急油泵，高位油箱以及相應(yīng)的管道閥門。兩臺應(yīng)急油泵，同樣采用互為備用方式，電源取自從UPS出口開關(guān)，最大程度保障應(yīng)急油泵電源的可靠性與安全性。潤滑系統(tǒng)采用VG46號美孚液壓油，實際運行中每天需要檢查油箱液位，油箱溫度，潤滑油的顏色以及是否有滴漏情況。定期更換過濾濾芯，預(yù)防濾網(wǎng)堵塞，檢查回油油管是否通暢，檢查電機軸承是否漏油，及時調(diào)整軸承進油量以及油壓。定期對油品進行取樣分析，如果潔凈度無法滿足，或液壓油變色時，應(yīng)該徹底更換液壓油。更換液壓油時，需注意安全，同時更換壓力過濾器濾芯。油箱上面配置一個呼吸器，更換周期取決于運行環(huán)境。油站系統(tǒng)為了對油進行冷卻，配置了冷卻器，一般情況下，每年需要對其進行清洗清潔兩次，以滿足冷卻需求。油站電機風(fēng)道要定期清潔，散熱片必須保持通暢，電機軸承根據(jù)運行時間定期更換或清潔加注潤滑脂。

3 高位應(yīng)急油系統(tǒng)原理概述及其在大型高壓電機運行生產(chǎn)中的必要性

高位應(yīng)急油系統(tǒng)是指液體不通過外部動力，僅靠自重力作用，使?jié)櫥蛷纳贤铝魅腚姍C軸承，以滿足緊急情況下軸承潤滑的需要，應(yīng)急油系統(tǒng)，高位油箱是系統(tǒng)的核心，其布置于同步電機軸承的上方，出口配置節(jié)流閥，玻璃流量計，利用管道將軸承與高位油箱連接，按照不同規(guī)格的軸承所需要的最低流量，調(diào)節(jié)閥門開度，以滿足潤滑需求。油箱頂部位置設(shè)置溢流管，以確保應(yīng)急油箱處于滿液位狀態(tài)，應(yīng)急油系統(tǒng)流入高位油箱的油流量應(yīng)等于溢流流量與進入軸承流量之和。應(yīng)急油箱配置液位計，流量計信息傳入DCS控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。設(shè)置當(dāng)液位低于100%或流量小于10L/min時報警。由于電動機在停止過程，慣性運動大約至少需要20分鐘才能靜止，故高位油箱體積最小配置為10×20=200L。

正常停機情況下，在停機過程中，主要由電機潤滑油站系統(tǒng)給電機軸承提供潤滑，保證軸承正常。在此討論緊急情況下，有無配置應(yīng)急高位油箱系統(tǒng)的情況：①沒有配置高位應(yīng)急油系統(tǒng)，電網(wǎng)事故，所有電源丟失，電機電源異常停機，潤滑油站停止無法運行，電機在停止過程中，電機軸承缺少潤滑油潤滑冷卻，軸承與轉(zhuǎn)子軸摩擦生熱燒毀軸承;②配置高位應(yīng)急油系統(tǒng)，電網(wǎng)事故，所有電源丟失，電機電源異常停機，潤滑油站停止無法運行，電機在停止過程中，高位油箱通過自重流入軸承，對軸承進行潤滑冷卻，可確保軸承和轉(zhuǎn)子軸的安全。由此可見，高位應(yīng)急油系統(tǒng)可以在電力系統(tǒng)異常緊急事故發(fā)生時，通過自身重力給電機前后軸承提供潤滑，保證軸承正常而不燒毀。應(yīng)急高位油箱在大型同步電機的配置非常重要，尤其在電網(wǎng)偏小，電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的地區(qū)，更能體現(xiàn)其價值所在。目前，廣西金桂漿紙業(yè)有限公司現(xiàn)場配置兩臺20MW同步電機，電機本身未帶高位應(yīng)急油箱，由于配套負載為高濃磨漿機，其運動慣量大，正常停機指令發(fā)出到設(shè)備靜止需要20分鐘左右的時間，故現(xiàn)場自主設(shè)計增加了一套高位應(yīng)急油系統(tǒng)，以保證在異常停機的過程中電機軸承的充分潤滑。否則，就會出現(xiàn)軸承與轉(zhuǎn)子摩擦積熱燒毀，造成設(shè)備事故，影響整條生產(chǎn)線運行，設(shè)備故障維修導(dǎo)致重大直接經(jīng)濟損失。

4 高位應(yīng)急油系統(tǒng)在大型高壓同步電機應(yīng)用的注意事項

4.1 高位應(yīng)急油系統(tǒng)的組成及作用

高位應(yīng)急油系統(tǒng)的作用為同步電機前后軸承提供潤滑，系統(tǒng)由應(yīng)急油泵，供油油箱，高位油箱，濾網(wǎng)，液位計，連接管道，閥門，流量開關(guān)等各種監(jiān)測儀表組成。應(yīng)急油系統(tǒng)是一個封閉的系統(tǒng)，通過高位油箱流入軸承然后進入回油箱中。電機運行期間，需要監(jiān)控應(yīng)急油箱和回油油箱的液位，它是軸承設(shè)備保護的最后一條防線[2]。

4.2 電機開機前準(zhǔn)備工作內(nèi)容

先開啟循環(huán)油泵，待循環(huán)流量正常;再啟動頂升油泵，待頂升流量正常;啟動應(yīng)急油泵，待高位油箱液位到達100%。三個條件均滿足，發(fā)送一個油站系統(tǒng)準(zhǔn)備好指令到上位DCS控制系統(tǒng)。只有滿足該條件，上位DCS系統(tǒng)才能給電機發(fā)送啟動命令。當(dāng)電機啟動完成后，高壓頂升油泵停機，待下次啟動電機時再投入運行。

4.3 運行期間巡檢工作內(nèi)容

主要監(jiān)視高位油箱液位，流量計流量，電機軸承油位視窗，主電機軸承溫度，循環(huán)油泵電機溫度，應(yīng)急油泵電機溫度，電流，電壓，油箱液位，油溫等。當(dāng)高位油箱液位低或者流量低時，會觸發(fā)一個報警信息，現(xiàn)場人員須立即確認報警信息，對相應(yīng)故障檢查處理。

4.4 維護保養(yǎng)管理工作內(nèi)容

定期清理清潔濾芯，定期對油品進行取樣分析，對循環(huán)油泵及應(yīng)急油泵電機軸承進行潤滑保養(yǎng)及其本體進行清潔清理，確保系統(tǒng)可以正常運行。

5 結(jié)語

大型電機生產(chǎn)運行過程中，電力系統(tǒng)突然故障是經(jīng)常會碰到的現(xiàn)象，尤其在偏遠或者電力資源匱乏的地區(qū)。通過配置高位應(yīng)急油系統(tǒng)，可以有效降低電機軸承缺油故障，同時該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，極大增強了潤滑油系統(tǒng)的安全性，確保大型電機軸承的安全，在一些還沒有配置的高位油箱的項目，可以參考借鑒。

【參考文獻】

【1】李國麗，司偉，王群京，等. 基于C++的永磁同步電機的設(shè)計[J].日用電器，2014（10）：45.

【2】高懷明.高壓同步電動機檢修[J].甘肅科技，2011（21）：65-66.