大型同步電動機電氣安裝技術在工程中的應用

［關鍵詞］同步電動機；無刷勵磁；分體；除潮；濕熱

恒逸（文萊）PMB石油化工項目為年產千萬噸級的石油煉化項目，該項目位于常年濕熱、多雨的氣候環境中，有3臺10kV7350kW正壓外殼型變頻起動無刷勵磁同步電動機（以下簡稱“電動機”）。電動機總重約80t，其定子、轉子、勵磁機、進線接線盒、底座以及正壓系統等部件均為分體到場，需采用現場組裝的安裝方式。此類石化行業大型同步電動機是中石化廣州工程有限公司分包單位初次安裝，為了確保在濕熱環境下同步電動機安裝和試車工作的順利進行，做好電動機的防護防潮和絕緣處理，成為貫穿電動機安裝調試工作中的一項重要技術工作，同時也可為項目施工現場同類同步電動機安裝提供寶貴經驗。

1 變頻起動無刷勵磁同步電動機電氣安裝工藝流程

變頻起動無刷勵磁同步電動機電氣安裝工藝流程如下：設備分體到場→開箱驗收→電動機絕緣檢測→臨時組裝電動機→電動機除潮工作→電動機安裝→電動機密封性檢查。

2 變頻起動無刷勵磁同步電動機開箱檢查驗收及控制要點

2.1 概況及開箱驗收控制要點

2.1.1 概況

裝箱概況：轉子、勵磁機和底座1個包裝箱、定子1個包裝箱及散雜件箱。開箱后，需對電動機定子、轉子、底座、勵磁機及其他附件逐一檢查驗收，并做好相關絕緣測試工作。

2.1.2 開箱驗收控制要點

由于現場濕熱多雨，濕度較大，設備不易長期保存，需選擇晴朗天氣及時開箱。主要控制要點為：①外觀、清潔度和完整性的檢查；②絕緣電阻的檢測；③配合外專業相關人員做好防護、防潮措施。

2.2 電動機轉子、勵磁機和底座開箱檢查驗收及絕緣測試

電動機轉子、勵磁機和底座開箱檢查驗收及絕緣測試操作流程如下。

（1）仔細檢查繞組完整性及清潔度，清潔度需滿足無油、無灰塵、無臟物、無水及其他化學物質。

（2）拆開轉子與整流模塊之間的連接電纜，用500V兆歐表測量轉子繞組的絕緣電阻，阻值需大于2MΩ，吸收比需不小于1.2。若不符合以上要求，應采取恢復措施且需符合要求后方可安裝。轉子繞組絕緣低恢復措施見表1。

（3）用萬用表測量勵磁系統整流模塊電子元件的通斷特性，其需符合要求。

（4）用1000V兆歐表測量勵磁機定子繞組的絕緣電阻，絕緣電阻值需不小于0.5MΩ，測得絕緣電阻值和吸收比均符合規范要求。

（5）拆箱或挪移時避免繞組有機械損傷狀況發生。

（6）開箱驗收結束后需做好設備的防潮防護工作；在絕緣測試中，測得3臺電動機轉子繞組的絕緣電阻值分別是0.15MΩ、2.5MΩ和0.18MΩ，其中兩臺電動機轉子繞組吸收比小于1.2，說明電動機有受潮現象，需采取除潮措施恢復絕緣后方可安裝。

2.3 電動機定子開箱檢查驗收及絕緣測試

電動機定子開箱檢查驗收及絕緣測試操作流程如下。

（1）檢查繞組清潔度和完整性，清潔度需滿足無油、無灰塵、無臟物、無水及其他化學物質。

（2）拆出定子繞組的24根引線，用2500V兆歐表測量定子繞組的絕緣電阻，測量完成后需將其恢復原狀，阻值需不小于100MΩ，吸收比需不小于1.3，若不符合以上要求，應采取恢復措施且需符合要求后方可安裝。

（3）驗收完成后，需做好防護防潮工作。

在絕緣測試中，測得3臺電動機定子繞組絕緣電阻值和吸收比均符合要求。

2.4 電動機正壓系統及其他附件開箱檢查驗收

電動機正壓系統是電動機起機前用清潔干燥空氣或惰性氣體置換其腔內氣體，電動機運行時和停機后保持腔內正壓并阻止可燃性氣體進入腔內的系統，主要包含控制單元、泄壓閥單元、LC-BOOST單元及其連接附件等設備材料，開箱檢查驗收內容為，核對現場到貨實物與到貨清單是否一致以及各配件的完整性和有效性。驗收完成后需做好設備材料的防護防潮。

3 變頻起動無刷勵磁同步電動機電氣安裝控制要點

變頻起動無刷勵磁同步電動機防爆環境下確保其密封性符合要求，保證電動機接線正確，繞組受潮后絕緣恢復，安裝完成后的絕緣保持等內容，需著重研究探討。

3.1 變頻起動無刷勵磁同步電動機本體安裝

3.1.1 電動機定子、轉子及勵磁機定子安裝

電動機定子、轉子及勵磁機定子安裝時電氣工程的主要工作內容為：避免雜物落入、避免出現機械損傷狀況、安裝完成后的絕緣檢測及防護防潮工作。

3.1.2 電動機進線接線盒安裝

電動機進線接線盒由兩部分組成，即接線盒和接線盒脖頸部分，安裝時控制要點如下。

（1）接線盒內部的清潔工作，確保其潔凈無銹無異物。

（2）脖頸內固定引出線的絕緣板松緊度需嚴格按照廠家要求施工，以固定絕緣板的螺栓彈墊剛被壓平為準，符合既能緊固電纜又不損傷其絕緣層的要求。

3.1.3 電動機非軸伸端軸承底座安裝

電氣安裝工程主要控制要點如下。

（1）確保絕緣板清潔、干燥、表面無異物。

（2）絕緣軸承座及電動機油管路安裝完成后需用500V兆歐表測量軸承底座絕緣電阻，絕緣電阻值需≥0.5MΩ。

（3）半封閉廠房內，需采取必要的防潮措施，避免雨水飄進軸承底座絕緣板處，造成絕緣電阻不合格。

3.2 變頻起動無刷勵磁同步電動機轉向的判斷

電動機進線為兩根3×240mm2高壓鎧裝電纜，由于接線盒內空間有限，接線完成后將無法變動電纜相序。另外，根據工藝設備壓縮機的要求，電動機旋轉方向為逆時針，不可反轉，所以需提前確定電動機進線電纜的接線順序。

首先用相序表檢測并確定電源的相序；其次用指針式萬用表檢測電動機定子引出線的相序，確定其是正序還是反序；再次根據電動機說明書所述，當電動機線端標志的字線順序（引出線為正序時）與電源相序相同時，面對軸伸端觀察電動機為順時針方向旋轉，反之則逆時針旋轉。電動機進線電纜接線順序如圖1所示。

3.3 變頻起動無刷勵磁同步電動機受潮處理

3.3.1 現場環境狀況

文萊當地環境屬于熱帶雨林氣候，常年濕熱多雨，年平均相對濕度約85％。連續一周實測項目現場10月的環境溫濕度見表3。

3.3.2 導致電動機絕緣電阻低的因素

導致電動機絕緣電阻低的因素主要為：①線圈臟；②電動機過分受潮；③絕緣層被機械損傷；④絕緣層過熱變質。

電動機海運至現場，屬于長距離及長周期運輸，并且現場環境濕度較大，開箱過程中未發現機械損傷，清潔度和完整性均良好，經與相關專家及廠家深入探討綜合考量后，確定造成電動機轉子繞組絕緣低的因素為繞組受潮。

3.3.3 電動機轉子繞組絕緣電阻低的恢復方法

根據現場條件，采取以下方式為轉子繞組除潮，除潮前先將電動機臨時安裝，即將電動機底座、定子、轉子及勵磁機臨時安裝就位，暫不安裝電動機冷卻器，并給電動機本體加熱器接通電源，除潮期間不允許隨意切斷電源。具體除潮步驟如下。

（1）打開電動機外殼上的4個觀察窗，保持電動機本體為通風狀態，為電動機搭建臨時防雨棚，在不安裝電動機冷卻器的情況下，給電動機本體加熱器通電3d，每天需測量三次轉子繞組的絕緣電阻，觀察絕緣電阻值是否有變化。

（2）如絕緣電阻值上升，第4天安裝電動機冷卻器并通電工作4天，電動機本體加熱器亦繼續通電4天，并封閉4個觀察窗，每天需測量四次轉子繞組的絕緣電阻，觀察絕緣電阻值和吸收比是否有變化。

（3）如絕緣電阻值上升，第8天將冷卻器及加熱器斷電，給轉子繞組通直流電，直流電壓不允許超過150V，直流電流不允許超過150A，期間需每半個小時監測一次轉子溫升，溫升不允許超過50K。

（4）如絕緣電阻值變化較小，需全部拆除轉子電纜與磁極線圈引線片的絕緣層，并將電纜與磁極線圈引線片拆開，然后測量轉子繞組的絕緣電阻，若絕緣電阻值上升，則需檢查電纜是否受潮或有磕碰現象。若轉子繞組的絕緣電阻值無變化，需對轉子磁極線圈進行分半測量絕緣電阻，直到找到絕緣電阻低的部分。

最終通過給電動機本體加熱器持續通電加熱，電動機轉子繞組的絕緣電阻值持續升高并趨于穩定，吸收比的測量值分別達到2.6/2.0=1.3和3.0/2.0=1.5，符合規范和廠家要求，電動機可進行后續安裝工作。

3.4 變頻起動無刷勵磁同步電動機密封性檢查

電動機的密封狀態可通過正壓系統能否投入使用來間接判斷，密封性良好時，正壓系統能投入使用，否則，正壓系統將無法進入保壓及泄漏補償狀態，且無法投入使用。

檢查過程中發現有1臺電動機的正壓系統無法投入使用，經排查確定導致此現象發生的原因是電動機冷卻器與定子連接處氣源泄漏嚴重，經將冷卻器拆除并重新安裝且密封后，正壓系統順利投入使用。

綜上所述，電動機安裝過程中各部件間連接處的密封工作尤為重要，尤其電動機側蓋、勵磁機封蓋以及冷卻器與定子連接處的密封工作需重點控制完成，良好的密封特性是電動機起機試車的前提條件之一。

3.5 常年濕熱多雨環境下電動機絕緣特性的保持

常年濕熱多雨的環境對于電動機絕緣特性的保持來說具有一定的挑戰性，尤其在電動機安裝完成至首次起機這段時間內其絕緣特性的保持是決定電動機能否起機試車的先決條件。依現場施工經驗，對如何保持電動機的絕緣特性總結如下：①電動機安裝前需做好各部件的防潮工作；②電動機安裝過程中需做好各部件連接處的密封工作；③處在半封閉廠房內的電動機安裝完成后，需搭建臨時防雨設施或采取其他防潮措施，防止雨水飄進電動機處導致其絕緣降低，尤其會導致軸承底座的絕緣電阻降低；④電動機安裝完成且絕緣電阻和吸收比符合要求后，打開電動機本體加熱器及勵磁機加熱器加熱，無重大拆裝事件禁止斷開加熱器電源；⑤電動機本體加熱器通電工作后，需在氣溫高時打開電動機外殼上的4個觀察窗，氣溫低時將其封閉，以便電動機時常處在通風狀態；⑥定期測量電動機的絕緣電阻，如有異常需及時采取相應的處理措施。

4 結束語

3臺大型10kV7350kW正壓外殼型變頻起動無刷勵磁同步電動機，經過精心安裝調試，最后順利完成試車運行工作。通過此項工作過程，分析掌握了大型同步電動機受潮處理的有效方法，總結出了大型同步電動機分體安裝的工作流程、安裝技術及關鍵工作控制要點，也積累了潮濕環境下大型電動機安裝的工作經驗，可為后期項目大型同步電動機的安裝工作提供借鑒。