核電廠三相異步電動機(jī)故障案例分析及檢修策略研究

李偉

摘要：三相異步電機(jī)在核電廠中應(yīng)用廣泛，遍及各重要系統(tǒng)，多作為核安全相關(guān)設(shè)備或為各回路循環(huán)提供動力，在電廠的生產(chǎn)及安全中扮演重要的角色。因電廠中各系統(tǒng)設(shè)備眾多，所出現(xiàn)的缺陷或故障種類繁多，本文通過分析某核電站三相異步電機(jī)故障案例，總結(jié)出電機(jī)主要故障類型以及電機(jī)故障發(fā)生的根本原因，并對電機(jī)檢修策略提出一些自己的看法，為后續(xù)檢修工作積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：三相異步電機(jī);故障類型;檢修策略

1.??? 背景介紹

三相異步電機(jī)是由三相交流電源供電的一類電動機(jī)，其主要組成部分包括轉(zhuǎn)子和定子兩大部分，此外還包括端蓋、風(fēng)扇等附屬部分。

三相異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運行性能好等優(yōu)點，因此在核電廠內(nèi)應(yīng)用廣泛，主要為風(fēng)機(jī)、泵、RAM發(fā)電機(jī)等設(shè)備提供動力，在電廠的生產(chǎn)及安全中扮演重要的角色。而在電廠實際應(yīng)用中，由于電機(jī)的數(shù)量及型號眾多，電機(jī)的檢修也成為了電氣檢修中很重要的一部分。本文通過對目前核電廠電機(jī)故障案例的分析，歸納出主要故障類型，并通過對比電機(jī)檢修程序和現(xiàn)場檢修經(jīng)驗，對目前的檢修過程提出一些建議。

2.??? 電機(jī)故障分析

電機(jī)故障種類繁多，原因復(fù)雜。主要可分為兩個大類，一是電磁方面的故障，大多發(fā)生于繞組，如絕緣皮受損、開路、短路、接線錯誤等;二是機(jī)械方面的故障，如軸承、軸承室、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子的軸承位等零部件的松動、磨損、變形、斷裂及潤滑不良等[1]。對核電廠一個燃料運行期間的電動機(jī)相關(guān)故障進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)軸承類故障占總故障類型的38%，繞組類故障占39%，其他類型故障分?jǐn)偸Ｓ啾壤?/p>

2.1? 軸承類故障案例分析

在某次核電站大修過程中，現(xiàn)場解體18臺電機(jī)，其中3臺電機(jī)配合尺寸超標(biāo)，軸承與軸承室內(nèi)徑配合超出標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致電機(jī)運行震動及溫度都不符合正常運行的要求，如圖3所示。經(jīng)過現(xiàn)場分析，造成這一軸承故障的主要原因分為兩類，客觀原因以及主觀原因。

2.1.1????? 客觀原因

電機(jī)長期運行磨損，特別是商用投產(chǎn)時間較長的電廠，電機(jī)設(shè)備出現(xiàn)老化現(xiàn)象，加上電機(jī)本身正常工作時的高速轉(zhuǎn)動，軸承外徑與軸承室內(nèi)徑，軸承內(nèi)徑與軸外徑之間存在著微小的蠕動現(xiàn)象，導(dǎo)致了磨損的發(fā)生，而隨著磨損程度的增加，各個部件之間的相對運動程度也隨著增加，造成一個惡性循環(huán)。另外，不同廠家的生產(chǎn)工藝存在優(yōu)劣，不同部件的成品質(zhì)量及裝配工藝也存在千差萬別，精工制造出來的電機(jī)故障率明顯低于其它。

2.1.2????? 主觀原因

軸承的安裝尺寸是一個精確度要求很高的指標(biāo)，一般都要求精確到0.001mm，由于檢修人員自身經(jīng)驗，技術(shù)水平的差異，會導(dǎo)致測量出來的數(shù)據(jù)存在一定的誤差，加之測量工具本身存在的誤差，會使得不同的人測出不同的數(shù)據(jù)來，使用不同測量工具也會使得測量結(jié)果不同，即使是同一個人使用同一個工具，在不同的環(huán)境溫度下測出來的結(jié)果也不同。

2.1.3????? 電機(jī)軸承裝配尺寸超差所存在的危害

電機(jī)軸承裝配尺寸超差所存在的危害主要包括以下三點：

1：會導(dǎo)致電機(jī)軸承跑外套，讓軸承室磨損而使轉(zhuǎn)子失去中心度，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子掃膛。

2：由于摩擦的加劇，導(dǎo)致軸承部位溫度急劇上升，軸承內(nèi)潤滑油脂蒸發(fā)，軸承卡死，有可能燒熔軸承和軸承室，一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，被燒熔的軸承會熔鍍到電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承位或軸承室上，造成后續(xù)檢修工作的困難程度加大，即使不發(fā)生熔鍍現(xiàn)象，溫度上升，也可能導(dǎo)致電機(jī)本體溫度過高燒壞電機(jī)。

3：導(dǎo)致電機(jī)振動加大，由于配合間隙的增大，電機(jī)轉(zhuǎn)子的可相對運動空間增大，從而導(dǎo)致電機(jī)整體振動增大，有可能會導(dǎo)致負(fù)載受損。

2.2? 繞組類故障案例分析

某核電站進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組低功率試驗時，風(fēng)機(jī)的驅(qū)動電機(jī)燒毀，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)接線盒內(nèi)V相電源進(jìn)線電纜與電動機(jī)中性點端子螺栓搭接受力，搭接部位電纜絕緣層破損，線芯裸露，裸露的線芯與中性點連接片短接造成電動機(jī)V相繞組首尾之間短路，過大的短路電流最終導(dǎo)致電機(jī)線圈燒毀。

2.2.1????? 根本原因

由于電動機(jī)動力電纜安裝工藝不當(dāng)、接線不規(guī)范，動力電纜與接線盒內(nèi)中性點連片緊緊搭接在一起，設(shè)備運行時產(chǎn)生的振動及搭接部位的受力過大，使電纜外絕緣層摩擦破損，造成電機(jī)V相首尾之間短路，從而使電動機(jī)線圈燒毀。

綜合上述案例以及現(xiàn)場關(guān)于電機(jī)故障的經(jīng)驗反饋，電機(jī)故障的主要原因都來自于人因失誤，而這些人因失誤有很大一部分都來自于檢修過程中，檢修人員操作不當(dāng)，經(jīng)驗不足，比如接線錯誤、異物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部、絕緣破損等。人的行為因素對核電廠機(jī)組安全穩(wěn)定運行的影響極大。

2.3? 人因失誤

根據(jù)文獻(xiàn)[2]中對國內(nèi)某核電站1992年到2001年的運行事件統(tǒng)計，得到國內(nèi)某核電站1992年至2001年運行事件與人因事件變化趨勢如圖5所示。通過分析可以看出，人因事故在整體事故中所占比例一直居高不下，達(dá)到50%以上[3]，雖然核電廠對于電機(jī)檢修過程有明確的程序規(guī)定，但是人因失誤依舊層出不窮，無法杜絕，其原因有以下幾個方面：

1.??? 不同電廠對于同樣設(shè)備的檢修程序要求差別較大，對于經(jīng)常去各項目支援的檢修人員來說，提高了人因失誤發(fā)生的風(fēng)險。

2.??? 檢修人員配置不合理，大量中層技術(shù)人員流失，現(xiàn)場以缺少經(jīng)驗的年輕員工為主，增大了人因失誤發(fā)生的可能性。

3.??? 關(guān)于電機(jī)的檢修程序內(nèi)容過于單一，缺少針對不同型號尺寸設(shè)備的施工要點，特別是對于額定功率不同的電機(jī)來說，檢修過程差別很大，對于缺少檢修經(jīng)驗的施工人員來說，很容易由于自身的原因?qū)е略O(shè)備損壞。

針對以上問題，結(jié)合現(xiàn)場的檢修經(jīng)驗，提出如下解決方案：

1.??? 編制統(tǒng)一的檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)：目前檢修工作以各電廠的檢修程序為標(biāo)準(zhǔn)，不同電廠之間的檢修程序差別較大，無法統(tǒng)一，而檢修工作不同于安裝，沒有可參考的國家標(biāo)準(zhǔn)，多以現(xiàn)場工人的施工經(jīng)驗為主，因此，將檢修工作標(biāo)準(zhǔn)化、程序化可以極大程度的減少因個人經(jīng)驗不足或者僅依靠經(jīng)驗工作引起的人因失誤。

2.??? 建立年輕員工的系統(tǒng)培訓(xùn)體系：由于核電檢修工作的特殊性，目前現(xiàn)場的培訓(xùn)機(jī)制還是以老帶新為主，這種機(jī)制有很大的局限性，對于員工的成長不利，長遠(yuǎn)來看，對于檢修工作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，建立年輕員工的系統(tǒng)培訓(xùn)體系，將現(xiàn)場的經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為書面或者視頻資料，更直觀、更全面的提高新員工的業(yè)務(wù)水平，減少人因失誤發(fā)生的可能性。

3.??? 結(jié)論

核電廠三相異步電機(jī)作為電廠主要動力設(shè)備，在核電廠各系統(tǒng)內(nèi)都有廣泛的應(yīng)用，由于數(shù)量龐大，電機(jī)故障也是電廠檢修過程中占比很高的一個環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計，電機(jī)的故障類型主要集中在繞組故障和軸承故障兩方面，根據(jù)現(xiàn)場案例分析，引起這些故障的根本原因來自于人因失誤。目前核電廠檢修程序的局限性以及檢修人員分配的不合理性導(dǎo)致人因失誤在所有故障中所占有的比例一直居高不下，本文針對現(xiàn)場人因失誤出現(xiàn)的原因從檢修策略層面提出編制統(tǒng)一檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)及建立新員工系統(tǒng)培訓(xùn)體系兩方面的建議，為后續(xù)的檢修工作積累經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 陳超.核電廠電機(jī)設(shè)備狀態(tài)及管理對策[J].科技致富向?qū)В?013（15）.

[2]?? 張力，趙明.核電廠激發(fā)事故初因的人因事件分析[J].核標(biāo)準(zhǔn)計量與質(zhì)量，2004，24（z1）：138-144.

[3]?? 李佳瑜.核電站人因失誤分析及應(yīng)對方法研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2014.