某電廠凝結水泵電機轉子非驅動端硅鋼片松動故障分析及處理工藝

黃文遠 吳曉東 陳露華

摘要：某電廠6.6KV凝結水泵三臺電機轉子非驅動端硅鋼片有松動現象，松動及非松動部位處硅鋼片與齒壓板之間存在0.1—1mm不等的間隙。為徹底消除該系統電機的故障，檢修人員對此電機轉子進行了重新沖壓，非驅動端氬弧焊加強處理及轉子整體浸漆處理，通過電機運行期間的實踐檢驗，本次電機轉子檢修后現場實施效果良好，并為后續此類故障的處理提供了可靠的處理借鑒方案。

關鍵詞：6.6KV電機? 轉子硅鋼片? 松動

一、基本概述

某電廠6.6KV凝結水泵電機轉子鼠籠條及短路環為銅材質，轉子鼠籠條外包裹金屬軟薄片并延軸向墩沖漲緊，防止硅鋼片竄動位移;轉子用0.35mm硅鋼片由驅動端壓入直至到達設計厚度，并對硅鋼片整體沖壓;轉子鐵芯硅鋼片使用7mm 的碳鋼齒壓板和鐵芯壓圈壓緊固定，于驅動端套入齒壓板和鐵芯壓圈，并焊接互成90°的四個定位鍵進行鎖緊固定。

該電站在商運期間，監測凝結水泵系統電機運行振動高，在小修期間，對電機進行解體檢查發現電機轉子風扇與非驅動端蓋摩擦，返廠檢修后電機投運狀態沒有明顯改善。運行一年后，再次對凝結水泵電機進行解體檢查，發現電機轉子非驅動端硅鋼片多處存在松動現象，松動及非松動部位處硅鋼片與齒壓板之間存在0.1—1.08mm不等的間隙。

二、原因分析

經過檢修及廠家人員對凝結水泵電機共同進行缺陷檢查及故障原因分析，認為其故障原因主要體現在以下三個方面：

1、電機轉子硅鋼片在生產疊壓過程中，對漆膜厚度隨溫度變化的收縮膨脹量考慮不足，導致疊壓轉子鐵芯硅鋼片壓緊力不足，疊壓系數偏小。

在標準生產工藝規范中，電機鐵芯的疊壓系數應不小于0.95，硅鋼片疊壓時，通過參考電機的安裝方式及運行的溫度效應，在不產生硅鋼片損傷形變的前提下，適當提高壓緊力，可增大疊壓系數。該電機在生產制造過程中，沒有充分考慮鐵芯硅鋼片在電機運行期間受熱膨脹的影響，而硅鋼片間的漆膜在熱應力擠壓下被壓平變薄，硅鋼片間的粘結結構改變，導致硅鋼片實際疊壓高度在運行中逐步變小并趨于穩定，硅鋼片間產生松動現象。

2、由于電機的安裝方式為立式，轉子鐵芯的承壓方向向下，使得轉子鐵芯硅鋼片壓緊下部驅動端齒壓板，對其有一個自然的向下緊力，因此硅鋼片更為緊湊，驅動端無松動現象;在電機運行過程中，因電機特殊設計的冷卻方式和風道的影響，上部非驅動端溫度較高，非驅動端鐵芯硅鋼片局部受熱風影響較為集中，該處硅鋼片熱膨脹較大，非驅動端硅鋼片與齒壓板之間存在局部的松動間隙。

3、電機端部磁場畸變較大，且電機運行時端部存在高頻振動，端部硅鋼片易受交變電磁力影響，產生振動和形變，進一步使非驅動端硅鋼片松動現象加劇。

三、處理措施

凝結水泵電機轉子非驅動端硅鋼片松動的根本原因是壓緊力的計算對漆膜厚度隨溫度變化的收縮膨脹量考慮不足，導致疊壓轉子鐵芯硅鋼片壓緊力不足。為了徹底消除電機轉子硅鋼片松動隱患，加強硅鋼片整體緊固性，在分析得出故障根本原因的基礎上，檢修人員經過詳細論證，并結合目前成熟穩定的技術水平，在電機轉子硅鋼片松動處理上，謹慎的逐級施加硅鋼片壓緊力，檢測硅鋼片壓緊狀態，并采用了加強工藝提高電機轉子的整體緊固性能。其具體返廠修復工藝流程如下：

1. 拆去轉子兩端的內風扇，并做好原始標記。拆除轉子鐵芯壓圈的環鍵（在圓周方向有四處），測量原環鍵的機械尺寸并記錄備查。

2. 設計、制作轉子鐵芯壓緊的工裝模具。根據西門子電機轉子硅鋼片的實際結構，測量設計配套的沖壓模具，保證重新壓緊過程中不損傷硅鋼片及電機轉子。

3. 轉子豎立，在壓力機上重新壓緊轉子鐵芯，配裝環鍵，并焊接固定。根據西門子電機轉子鐵芯硅鋼片沖壓公式，起始壓緊力為20噸起壓，在緊固過程中動態監測轉子硅鋼片壓緊情況，逐漸增壓直至轉子鐵芯恢復緊固。當轉子鐵芯達到理想緊固狀態后，保持壓力進行端部環鍵回裝焊接，避免疊片彈開。

4. 環鍵焊接定位結束后，撤去壓力，檢查轉子鐵芯端部硅鋼片應無明顯松動及彈開現象。檢查時，應重點檢查端部硅鋼片與齒部接觸位置，該處承壓后可能出現局部硅鋼片上翹現象。

5. 端部整形及氬弧焊加強。如果鐵芯齒頂部有少量局部彈開，可采用氬弧焊工藝對端部硅鋼片進行焊接固定。在非驅動端第一檔鐵芯的齒頂部開一個軸向長度約30mm的坡口（第一檔鐵芯疊片厚度90mm），并打磨清除鐵芯外圓表面清漆，采用氬弧焊加強硅鋼片端部整體固化性能。

6. 氬弧焊完成后，對電機轉子進行整體清潔，噴涂絕緣清漆。并將整根轉子進行VPI真空壓力浸漆，使硅鋼片之間用浸漆進行整體固化，減少片間振動，增強硅鋼片整體抗振、抗腐蝕性能。

7. 轉子鐵芯校調，檢查兩端軸承檔板，測量電機軸端的跳動量，檢測軸徑配合尺寸，并做記錄。按照記錄恢復安裝兩端的內風扇，動平衡精度按國標G2.5級要求進行轉子動平衡試驗。

8. 轉子清理后，表面噴涂防銹防霉絕緣覆蓋漆。

四、結束語

綜上所述，凝結水泵電機轉子經過硅鋼片重新壓緊，端部氬弧焊強化和整體VPI浸漆后，通過各項試驗測試，其性能均合格，回裝至現場功能位置后，電機振動、電流、聲音等各參數均穩定正常。本次轉子硅鋼片松動的處理措施為后續處理同類故障提供了可靠的處理借鑒方案。

參考文獻

[1]李德紅.發電機定子硅鋼片滑出原因分析及處理[J]. 水力發電：2012：10.

[2]王娟. 級進模沖壓力和壓力中心的確定及優化方法研究[D].江蘇：江蘇大學，2008.

[3]全玉強，李波. 硅鋼片與不銹鋼間的激光點焊工藝[J].電機技術：2017：1.