高壓電機常見故障分析及處理方法

王濤

摘要：我國作為一個發展中的國家，自從進入到社會主義現代化的改革創新中以后，社會中各個方面的建設已經呈現出一派蒸蒸日上的發展態勢，尤其是在工業化水平的進步方面，越來越多的機械、化工、汽車等行業不斷發展，有效促進了我國人民生活質量的提升。

關鍵詞：高壓電機;故障;處理方法

引言

高壓電機運行狀況直接影響到生產的連續運行。由于各種原因的影響，電機故障時有發生，一旦發生故障，不僅電機自身損壞，嚴重時還會導致整個生產線停產。因此對高壓電機故障進行狀態監測和分析具有重要意義。通過使用先進的技術手段對電機狀態進行監測和分析，判斷電機是否存在異常或故障，故障的部位和原因以及故障的劣化趨勢，以確定合理的檢修時間和方案。使電機維修由傳統的事后維修和預防維修方式，逐步變為預知維修或狀態維修。由此減少了事故停機損失，提高了電機運行的可靠性，降低了維修費用。狀態維修是最先進和合理的維修方式，它以監測和診斷技術為基礎，通過對電機狀態進行監測，發現并消除可能的故障，避免突發事故的發生。

1高壓電機故障的種類

1.1電機振動異常

高壓電機在實際運行過程中經常會出現電機振動值超出正常標準的現象，在某單位高壓電機的運行過程中，經常會通過電機振速作為判斷電機振動值異常的主要指標，在實際進行振動值判斷的過程中，主要利用的是石油化工旋轉機械振動標準SHS01003-1992作為主要的判斷標準。根據旋轉設備振動等級評定標準可以知道，電機在空載運行狀態下如果滿足評定標準中A等級相關要求，表示電機試運行合格;電機在帶載運行狀態下，如果能夠滿足標準中C等級相關要求，表示電機要實施嚴格的監護運行，同時，要盡快找出原因，讓電機帶載狀態下的振動值能夠達到評定等級B的要求;如果高壓電機在試運行過程中振動達到了評定標準D等級的條件，要立即停機，以避免設備在運行過程中出現設備損壞現象。

1.2定子繞組故障

主要是因為絕緣破壞而引起的各種故障。如：匝間短路、單相對地短路、相間短路和局部放電等等。其中匝間短路故障約占定子繞組故障的50%以上，產生定子繞組匝間短路故障的主要原因有：在電機開關過程中匝間絕緣承受暫態過電壓，電動機定子繞組溫度過高導致匝間絕緣性能惡化，定子線圈承受電磁力發生振動，導致匝間絕緣破損，電動機長期在潮濕、高溫等惡劣環境下運行等。定子繞組故障屬于內部電氣不對稱故障，這類故障對電機的電、磁、熱、力等有很大影響。當定子繞組短路匝數較少時，故障癥狀不明顯，但是如果長期運行會引起周圍絕緣破壞，導致嚴重的匝間短路，甚至燒毀線圈和定子鐵芯。

1.3氣隙偏心故障

氣隙偏心故障是由生產裝配不正確、軸承彎曲或磨損、電機轉速過高所導致。氣隙偏心分為靜態偏心和動態偏心兩種。靜態偏心是指轉子與定子之間的不均勻氣隙其位置不隨電機轉子轉動而改變，通常是由定子鐵芯內徑的橢圓度或裝配不正確所致。動態偏心指定轉子間不均勻氣隙隨轉子的旋轉而變化，通常是由轉軸的彎曲、軸承磨損等原因造成的。

2高壓電機常見故障的處理方法

2.1電機故障分析及在生產線應用

MEA技術能夠精準得檢測出電機的轉動慣量，因此在對電機進行特性檢測的過程中具有相當優秀的功能，而且在電機故障分析方面也具有強大的功能。MEA技術測試電機的速度在現階段歐美國家的電機生產中已經被很好地進行了應用，不僅僅是由于其具有一定的精準性、安全性和快速性，而且操縱手法也比較簡單，在后期的維護管理過程中也是相對來說比較容易的。因此，我國在工業化進步的過程中可以考慮在電機的檢測技術改革創新中更多得利用MEA技術，以此在生產線全檢應用上特點尤其突出，可以管制全部數據，也可以對某些特定的點進行管制，最終實現了快速、精準地測試。而且在工業化競爭越來越激烈的今天，如何使得電機行業去獲得一個能夠完全符合自己的測試系統相當重要的，不僅僅能夠節約大量的時間，而且還會在節約資源的基礎上來提升電機產品的質量，為相關電機生產企業的經濟效益獲取最大的利潤。

2.2定子故障診斷技術

2.2.1絕緣預防性試驗法

電機的絕緣預防性試驗是保證電機運行穩定性、安全性的重要措施，通過試驗可以掌握電機絕緣情況，及早發現缺陷，以便及時進行維護與檢修，防止電機運行中被擊穿，造成事故。（1）采用直流耐壓試驗。能有效地發現絕緣受潮，臟污等整體缺陷，并能通過電流與泄漏電流的關系曲線發現絕緣的局部缺陷。由于直流電壓下按絕緣電阻分壓，所以能比交流更有效地發現端部絕緣缺陷。因直流電壓下絕緣基本上不產生介質損失，對絕緣的破壞性小。（2）采用交流耐壓試驗：在被試設備電壓的2.5倍及以上進行，從介質損失的熱擊穿可以有效地發現局部游離性缺陷及絕緣老化的弱點。由于在交變電壓下主要按電容分壓，能夠有效地暴露設備絕緣缺陷。但是，交流耐壓對絕緣的破壞性比直流大，而且由于試驗電流為電容電流，所以需要大容量的試驗設備。直流耐壓試驗和工頻交流耐壓試驗都能有效地發現絕緣缺陷，但各有特點，因此兩種方法不能相互代替，必要時，應同時進行，相互補充。

2.2.2振動監測法

定子電磁振動異常主要原因有：定子三相磁場不對稱、定子鐵心和定子線圈松動、電動機座底腳螺釘松動，其特征為：振動頻率為電源頻率的2倍、切斷電源振動消失。

2.3電機振動異常處理

某單位高壓電機在實際運行過程中，丙烷電機以及壓縮機電機都出現了電機振動異常的現象。在巡檢過程中，發現一臺丙烷電機驅動端地腳最大振速達到了11.2mm/s，結合旋轉設備振動評定標準，可以將其定為D級。巡檢人員立即將電機的異常振動狀況上報，并對電機的異常狀況進行了多點振動檢測。通過檢測發現，在電機的聯軸節下部支撐以及除油器位置出現了最大振動，電機本體并沒有出現最大振動。與電機空載運行狀態相比較，當電機帶載運行時，軸承位置產生的振動會逐漸加大。而電機的驅動端軸承下部的支撐平臺會出現最大振動的位置。針對電機運行中各個關鍵部位進行振動監測或將電機本體產生異常振動的故障排除，最終通過詳細檢查和檢測后發現，由于電機配置的立式臺架本身的剛度不足，從而使得臺架的固有頻率在電機運行過程中與壓縮機陰陽轉子嚙合頻率比較相似，從而產生了共振現象。根據上述的判斷過程，針對電機下部的支撐平臺位置額外的設置了兩根水平方向上的鋼筋，進一步提升了整個平臺基礎的剛性。通過改造后讓整個機組運行過程中的振動得到了有效控制，最終使得電機的評定等級回到了B級。

結語

高壓旋轉電機是復雜的系統，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。提高電機的技術維修和管理水平，預測故障于初始狀態并及時加以排除，已成為保障生產可靠性的重要手段。傳統采用的常規定期預防性試驗雖然能發現一些事故隱患，但對一些早期潛伏性故障并不能及時發現和排除。采用SPM沖擊脈沖診斷技術（軸承監測）和電路分析MCA技術（離線監測）、電信號ESA技術（在線監測）能準確分析判斷電機的各類故障，使電機維修由事后維修轉變為狀態維修，提高了電機運行的可靠性。

參考文獻

[1]凌敏，饒保林，李靜靜，梁金興. 高壓電機納米復合主絕緣的研究進展[J]. 絕緣材料，2014，47（01）：1-5.

[2]殷小東，周峰，雷民，李進國，王越恒. 基于寬頻傳感技術的高壓電機能效計量檢測平臺建設及關鍵技術研究[J]. 電測與儀表，2014，51（10）：18-23.