高壓電機故障分析與預防

宋彥璋 張卉 元寶山發電有限責任公司

與其他常規電機有所不同，高壓電機一旦存在故障，通常需要返回修理廠開展專業的維修處理。既需要花費高昂的費用，又會增加維修時間，影響企業正常生產。而如果可以對高壓電機一些常見的故障問題建立應急預案，并在現場對其開展檢修處理，意義十分重大。

一、高壓電機常見故障分析

（一）啟動故障

電機啟動故障通常表現為在操作人員按下按鈕后，電機沒有任何反應或啟動瞬間又停止運行。在實際生產中，如果遇到電機事故，檢修人員要首先判斷電機的上級電源或線纜是否有問題，針對性地對上級電源、電纜進行專項檢查，發題及時處理。如電機運行過程中出現電機運行轉速低，這是由于上級電源電壓較低或電網電源不穩定造成的，檢修人員需要停止電機運行后再進行檢修。

（二）電機運行溫度異常

高壓電機在出廠時隨機攜帶的技術說明書中，對電機軸承運行溫度都做出了明確的規定。對于某單位使用的高壓電機來說，技術說明書明確規定，高壓電機在運行過程中軸承溫度達到90℃時就達到了報警值，溫度達到95℃時就達到了停機值。

（三）電機轉子故障

如若實際運行期間，高壓電機過度的高頻次的啟停以及帶有較高的負荷運行情況下，會導致大量的熱效應力以及電磁力產生，這兩個力則會作用在電機內部轉子中，使得短路環和銅條環熔融一體，由此使得轉子內的銅條逐漸松動。此時電機運行情況下會因為電流作用而出現明顯的擺動情況，由此整機存在劇烈振動，電磁鎖隨之進一步增加，并存在明顯放電情況。該故障形式也是目前較為常見的高壓電機故障形式之一，一旦出現極有可能導致嚴重的后果，需引起有關人員的高度重視。

（四）軸承振動的故障

軸承是整個電機的核心，也是電機中最易磨損，最易損壞的部件之一，軸承的狀態直接影響到電機設備的運行。磨損是最為常見的故障之一，以滾動軸承為例，在正常運行時，滾動體和軌道之間的接觸方式分別為點接觸和線接觸，載荷方式為交變載荷。這種載荷方式容易在軌道和滾動體上形成疲勞源，繼而形成微小的裂紋。裂紋形成后，電機的正常運行使得軸承會不間斷地受到沖擊載荷，加劇裂紋的大小同時使電機的振動和噪聲加劇。腐蝕性磨損是另一種常見的軸承問題，腐蝕性磨損可根據性質分為三類，第一類為化學腐蝕；其造成原因為運行環境中存在的大量的蒸氣或腐蝕性氣體，第二類為物理腐蝕，指滾動軸承表面有較大的電流通過，或是由于施工和安裝過程中的不謹慎，使軌道或滾動體上出現微小的凸起或坑洞，經長時間運行后造成零件損傷。

二、高壓電機故障預防措施

（一）采用正確的故障診斷方法

當電機發生故障后，檢修人員首先應該對電機的溫度、異常震動及聲音進行查看，根據這些物理特征可以粗略判斷出事故原因。檢修人員可以利用溫度檢測儀對電機內的配件進行檢測發現燒損區域，然后根據聲音和震動具體找出電機故障的原因，檢修人員在經過一段時間培訓后都會具備這些檢修經驗。

（二）溫度異常處理

針對高溫報警進行檢測發現，機組產生了比較大的振動，電機停機后對軸承溫度曲線進行查詢后發現，電機軸承溫度呈現出緩慢上升的趨勢，并最終達到了報警值。維修人員針對電機進行檢修后發現，電機軸承室內并沒有出現潤滑不良現象，電機的對中狀況也比較好。重新啟動電機后發現，電機運行過程中產生了異常，停機后發現軸承出現了損壞、抱死現象。解體電機后，發現部分電機軸承位置出現了過熱現象。分析后知道，是因為電機運轉過程中會在軸承上產生一個徑向力，在該作用力的作用下，會使得軸承的內套和滾柱之間產生擠壓現象，接觸面之間的間隙會逐漸減小，從而使得軸承在運行過程中出現嚴重摩擦現象，并產生高溫。

（三）高壓電機轉子故障的處理

就相關案例分析，高壓電機伸長端銅條非常容易出現斷裂等情況，同時其與短路環的焊接區域位置也比較靠攏。故而，即便銅條出現斷裂等情況，也不會如同橡膠件那樣存在顯著的表征，相反其非常不容易被發現。即便存在斷裂等情況，因為各個斷裂面彼此吻合較為密實，不對其開展細致完善的排查，往往不會發現該問題。故而針對這一情況，制定切實有效的辦法尤為關鍵。在處理該問題時，首先，應當把電機的轉子抽出，再用榔頭等工具對其輕輕敲打，從而可以幫助發現轉子潛在的斷裂情況；其次，基于銅質材料斷裂區域采用焊接的方式，直到其高出破口面區域；最后，把絕緣漆等涂抹在焊接部位并利用熱風機等進行干燥處理，隨后將轉子裝回，把全部的螺絲螺栓等可靠固定即可再次恢復運行。

（四）降低振動故障

針對電機軸承不同的部位和復雜的運行狀況，振動的監測分為測量位移，速度／加速度。現在已使用的大部分采用沖激脈沖法。當電機經過一段時間的使用后，經由上述的磨損方式會在軸承表面產生坑洞。這些坑洞會在軸承滾動和接觸中產生應力波，這種應力波可以理解為沖擊脈沖，產生一定的瞬時加速度，可以借助這種脈沖的諧振特性，使用壓電傳感器來監測。如果電機不支持壓電傳感器的安裝，可采用電渦流傳感器或電感式傳感器，安裝在軸承上或軸承的附近來監測振動的位移。

三、結語

綜上所述，高壓電機是復雜的系統，電機在運行中會產生很多故障，故障的發生和繼續存在將不僅導致電機的損壞，而且可能造成生產線長時間停產及增加維修費用。相關單位必須要提高電機的技術維修和管理水平，做好故障預測和預防工作，以提高電機設備的整體效果。