隨著現(xiàn)代化水泥工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模增大，生產(chǎn)設(shè)備越來越大型化，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率也越來越大。水泥行業(yè)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)為長周期運(yùn)行，現(xiàn)代化大型水泥企業(yè)年運(yùn)轉(zhuǎn)率都超過90%以上，這樣就必須有高質(zhì)量的、可靠的電氣設(shè)備保證其生產(chǎn)過程的連續(xù)性，一旦故障停機(jī)就會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是大型高壓電動(dòng)機(jī)，一般都拖動(dòng)球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、風(fēng)機(jī)等重載啟動(dòng)設(shè)備，對其制造質(zhì)量和使用要求都很高，必須正確的安裝、使用、維護(hù)、保養(yǎng)，才能保證長周期的運(yùn)轉(zhuǎn)。本文結(jié)合水泥企業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)談一談6kV高壓電動(dòng)機(jī)在使用中應(yīng)關(guān)注的幾個(gè)問題。
1高壓電動(dòng)機(jī)質(zhì)量
在水泥生產(chǎn)線上使用的高壓電動(dòng)機(jī)從幾百千瓦到幾千千瓦，特別是在大型干法水泥生產(chǎn)線使用的較多，一條大型水泥生產(chǎn)線裝機(jī)容量中有三分之二容量均為高壓電動(dòng)機(jī)。我公司是1978年引進(jìn)的3000t/d全套干法水泥生產(chǎn)線，后又經(jīng)過技術(shù)改造為3500t/d，所以應(yīng)用的國內(nèi)外高壓電動(dòng)機(jī)很多，在我們使用過程中，遇到很多質(zhì)量問題，對生產(chǎn)過程造成了較大的影響。
1.1引線、接頭等焊接部位問題電動(dòng)機(jī)制造過程或維修中，虛焊、焊不透等問題會造成電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中焊點(diǎn)脫焊，造成焊接部位接觸電阻大，通電發(fā)熱使焊錫熔化后，在脫焊部位引起火花閃絡(luò)燒毀電動(dòng)機(jī)線圈。這種問題大多出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子線圈插入式繞組導(dǎo)條的并頭套、定轉(zhuǎn)子引線、接線端子等需要用錫焊的部位。我廠發(fā)生過固定電動(dòng)機(jī)定子的鉚釘與機(jī)殼脫落后，定子鐵芯轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度而燒毀電動(dòng)機(jī)事故。因此有必要在訂購電動(dòng)機(jī)合同中，對所有需要焊接的部位提出用銀焊、磷銅焊或者其它特殊焊接要求，以免出現(xiàn)類似事故。
1.2軸承問題在較大型電動(dòng)機(jī)上多采用滑動(dòng)式軸承結(jié)構(gòu)。在多年的使用中，我們感到滑動(dòng)式軸承結(jié)構(gòu)雖然有好處，但在使用和維護(hù)上比滾動(dòng)式軸承要麻煩，特別是在生產(chǎn)運(yùn)行周期較長的情況下，滑動(dòng)式軸承要經(jīng)常補(bǔ)充稀油，還要定期研磨軸瓦，安裝時(shí)還要控制軸瓦的間隙，處理不好還會出現(xiàn)滲油、漏油等問題。而滾動(dòng)式軸承只要定期用油槍補(bǔ)充潤滑脂就可以了，出現(xiàn)問題只需更換，維護(hù)工作量較校我們在煤磨800kW開啟式滑動(dòng)式軸承結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的改造上，就要求供應(yīng)商更改軸承結(jié)構(gòu)，將其改為全密封滾動(dòng)式軸承，避免了原來在安裝找正和維護(hù)上的麻煩，也避免了因粉塵進(jìn)入造成的問題，效果比較滿意。高壓電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，一般選用大游隙的C3類軸承，較大型電動(dòng)機(jī)還有的選用C4類游隙。我們在使用過程中發(fā)現(xiàn)有的軸承內(nèi)圈表面有點(diǎn)狀磨蝕現(xiàn)象，這主要是因轉(zhuǎn)子軸電流引起的，轉(zhuǎn)子在交變磁場中，感應(yīng)電壓產(chǎn)生渦流，感應(yīng)電流由轉(zhuǎn)子軸經(jīng)過軸承再經(jīng)過電動(dòng)機(jī)外殼接地后，軸承內(nèi)會出現(xiàn)電火花燒蝕產(chǎn)生點(diǎn)狀凹坑，從而造成軸承振動(dòng)、磨損故障，嚴(yán)重的會造成定、轉(zhuǎn)子摩擦掃膛事故。我們在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸節(jié)上加裝一個(gè)碳刷，刷握固定在電動(dòng)機(jī)端蓋上，將軸電流直接接地，可以減少或避免這種故障的發(fā)生。另外軸承供貨渠道一定要可靠，免得用了以舊翻新的偽劣軸承造成使用上的麻煩。再則，軸承的潤滑油不可混用，一定按照技術(shù)說明書中要求的潤滑油牌號給軸承加油，否則也會造成軸承的損壞。
1.3絕緣處理問題高壓繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、集電環(huán)及引線上出現(xiàn)絕緣故障較多，雖然轉(zhuǎn)子相對于定子來說，電壓要低得多，但在耐潮性、絕緣材料等級的使用上，如果質(zhì)量有問題也會存在隱患。常見的有由于轉(zhuǎn)子引線的固定不牢靠，造成絕緣包扎松動(dòng)，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中絕緣材料磨損使其對地短路；集電環(huán)三相之間隔離絕緣套管由于松動(dòng)磨穿造成相間短路。
1.4槽楔子問題在高壓電動(dòng)機(jī)制造過程中，有的由于未采用真空浸漆工藝，在定子鐵芯線圈槽中槽滿率不高，造成線圈在鐵芯槽內(nèi)受電磁力作用而振動(dòng)，使槽楔子振動(dòng)脫落，從而引起事故。目前國內(nèi)有的采用新型導(dǎo)磁材料制作槽楔，
雖然在改善電動(dòng)機(jī)特性和節(jié)能方面效果比較明顯，但是在使用中也會出現(xiàn)此類問題。如我公司使用的3臺同型號1250kW鼠籠型電動(dòng)機(jī)磁性槽楔子中的金屬絲全部脫離槽楔彈出后，塞滿定、轉(zhuǎn)子氣隙導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)抱死而全部燒毀，并引起爆炸事故，造成重大損失。因此要慎重選用這類結(jié)構(gòu)的高壓電動(dòng)機(jī)。1.5電動(dòng)機(jī)的冷卻問題大型高壓電動(dòng)機(jī)都設(shè)計(jì)有冷卻裝置，有水冷卻、風(fēng)冷卻裝置等，一般水冷卻電動(dòng)機(jī)的冷卻器都放在電動(dòng)機(jī)的頂部，由于冷卻水內(nèi)都含有雜質(zhì)，冷卻器的熱交換毛細(xì)管內(nèi)會產(chǎn)生結(jié)垢堵塞毛細(xì)管，影響電動(dòng)機(jī)的冷卻效果，用化學(xué)清洗劑清洗水垢時(shí)，會將毛細(xì)管腐蝕，所以清洗后必須檢查，確認(rèn)無漏水。如果冷卻水進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)破壞絕緣，會引起相間、接地短路燒毀電動(dòng)機(jī)事故。而風(fēng)冷卻電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行和檢修過程中，冷卻風(fēng)扇葉片會發(fā)生變形，造成運(yùn)行中產(chǎn)生振動(dòng)而損壞電動(dòng)機(jī)事故，所以必須要注意。
2電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的選型
2.1如何選用國產(chǎn)與進(jìn)口電動(dòng)機(jī)國產(chǎn)電動(dòng)機(jī)與國外產(chǎn)品相比，最明顯的差別就是電動(dòng)機(jī)的體積、發(fā)熱量、額定電流要偏大，且過載能力也較差，這說明電動(dòng)機(jī)的無功損耗較大，這主要體現(xiàn)在所使用的電磁線、矽鋼片電磁性材料性能的差別上。由于體積規(guī)格不同，在互換性上也造成一定的麻煩，這主要體現(xiàn)在安裝尺寸和負(fù)荷端的軸長不同，造成電動(dòng)機(jī)底座和聯(lián)軸節(jié)重新加工才能使用。因此在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，一是考慮經(jīng)濟(jì)性，再則考慮實(shí)用性及必要性。根據(jù)我們多年使用日本、德國等產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)口產(chǎn)品不管是在制造工藝還是性能上都優(yōu)于國內(nèi)產(chǎn)品，特別是大型高壓電動(dòng)機(jī)。我們在訂購1臺2000kW繞線式異步電動(dòng)機(jī)時(shí)作過一些調(diào)研，國內(nèi)幾家制造商可以生產(chǎn)2000kW以上容量的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，但是業(yè)績不多，最后我們還是決定選購原進(jìn)口國家產(chǎn)品。我們使用的1臺4200kW繞線式異步電動(dòng)機(jī)為德國生產(chǎn)，供應(yīng)商承諾可使用20到50年，而國內(nèi)所有的電動(dòng)機(jī)制造商在訂購合同時(shí)，保質(zhì)期只有1年，技術(shù)說明書中也無關(guān)于設(shè)計(jì)壽命的說明。大型高壓電動(dòng)機(jī)一旦損壞，修理周期長，費(fèi)用也非常高，而且還要停產(chǎn)待修，損失非常大。我們認(rèn)為在關(guān)鍵工序使用的大型高壓電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用進(jìn)口產(chǎn)品，以確保使用的長期可靠性，且可以不必訂購備用品。對于修理周期短、容量較小的高壓電動(dòng)機(jī)可選購國內(nèi)產(chǎn)品并可儲備少量備件。
2.2根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)進(jìn)行合理匹配目前水泥行業(yè)規(guī)模及設(shè)備向著大型化、長周期運(yùn)行方面發(fā)展，針對拖動(dòng)設(shè)備的類型和場合，一般在設(shè)計(jì)上考慮拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載合理匹配、經(jīng)濟(jì)效益性，防止大馬拉小車造成不必要的電能浪費(fèi)。一般來說電動(dòng)機(jī)在其90%負(fù)載的情況下，再配置比較合理的啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行就比較經(jīng)濟(jì)。球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備需要根據(jù)負(fù)載力矩的差異選用不同類型的電動(dòng)機(jī)，像重載啟動(dòng)的設(shè)備要選用繞線式電動(dòng)機(jī)，以增加啟動(dòng)力矩。若由于產(chǎn)量提高而需要更換電動(dòng)機(jī)時(shí)，在其它技術(shù)改造中，必須經(jīng)過充分論證，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量利用原電動(dòng)機(jī)，確有必要再更換，以免造成舊電動(dòng)機(jī)閑置、資源浪費(fèi)。2.3根據(jù)使用的場合來選用不同的防護(hù)等級盡管現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)工藝線環(huán)保設(shè)備很完備，但根據(jù)行業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，在水泥工藝生產(chǎn)線上還要選用防護(hù)等級較高的產(chǎn)品，如國產(chǎn)J系列型號的電動(dòng)機(jī)多為開啟式，盡管其散熱性較好，絕緣等級為B級，造價(jià)較低，但在使用中由于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部極易積淀灰塵，造成散熱不良，而且由于灰塵顆粒的磨損使定、轉(zhuǎn)子的絕緣損壞，已不適合應(yīng)用在現(xiàn)常我廠出現(xiàn)過類似事故后，逐步選用Y系列防護(hù)等級較高的產(chǎn)品。目前Y系列電動(dòng)機(jī)有多種防護(hù)等級，其設(shè)計(jì)性能、節(jié)能效果都優(yōu)于J系列產(chǎn)品，防護(hù)等級有IP24、IP44、IP54、IP55，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)使用的場合來選用不同的防護(hù)等級的產(chǎn)品，以減少事故的發(fā)生。
3使用維護(hù)
3.1應(yīng)用診斷技術(shù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測分析和診斷設(shè)備的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀況，可解決設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、安裝過程中的“先天不足”，又可發(fā)現(xiàn)解決在運(yùn)行中的“后天故障”，利用一些系統(tǒng)性理論，比如專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)等進(jìn)行故障診斷。這些系統(tǒng)技術(shù)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊檢測，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化功能，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在大型化、自動(dòng)化水泥生產(chǎn)線上更體現(xiàn)了其優(yōu)越性，對設(shè)備的潤滑、溫度、振動(dòng)、噪聲等物理參數(shù)長期跟蹤檢測，預(yù)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、趨勢，可及早做出正確的識別和制定檢修方案計(jì)劃，防患于未然。我們運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，對已經(jīng)運(yùn)行了20年的拖動(dòng)生料磨的4200kW繞線式異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷端軸承進(jìn)行診斷和監(jiān)測，在解體電動(dòng)機(jī)更換該軸承時(shí)證明了分析診斷的結(jié)果和實(shí)際損壞狀況相吻合，使其達(dá)到了把握臨界最佳檢修時(shí)機(jī)的目的，并在我廠其他大型設(shè)備的監(jiān)測上也發(fā)揮了比較理想的效果，達(dá)到了降低維修成本，避免事故發(fā)生，減少事故停機(jī)，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠、長周期、滿負(fù)荷優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的效果。
3.2定期進(jìn)行預(yù)防性測試根據(jù)電氣設(shè)備維護(hù)的有關(guān)規(guī)程，高壓電動(dòng)機(jī)的預(yù)防性測試，包括線圈直流電阻值、絕緣材料交直流電壓的耐壓值的測試非常重要。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，其絕緣材料會隨著運(yùn)行周期、工況變化而逐步老化，因此測量各相線圈的直流阻值是否平衡，以便發(fā)現(xiàn)線圈匝間、相間有無短路，焊接點(diǎn)、接頭部位有無缺陷發(fā)熱問題。除了通過狀態(tài)監(jiān)測以外，再通過這些預(yù)防性測試，以此發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)本身存在的靜態(tài)事故隱患，以便將這些易造成重大毀壞性事故的問題消滅在萌芽狀態(tài)，避免造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，這一項(xiàng)工作非常重要，每年均應(yīng)定期安排。
3.3定期校驗(yàn)各類繼電器保護(hù)設(shè)定值由于水泥生產(chǎn)工藝線一旦運(yùn)行，停機(jī)檢修周期一般都要超過半年以上，在此運(yùn)行周期內(nèi)，必須保證高壓電動(dòng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，各類繼電器保護(hù)值必須靈、準(zhǔn)、穩(wěn)，繼電器的內(nèi)部元件也會因出現(xiàn)老化使設(shè)定值漂移或失靈，一旦保護(hù)值失靈也會造成惡性事故，如越級跳閘造成大面積停電、損壞機(jī)械設(shè)備甚至燒毀高壓電動(dòng)機(jī)�，F(xiàn)在有的水泥廠已經(jīng)在配電室采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測控制，其技術(shù)性、可靠性程度更高，但是目前大多數(shù)還是采用繼電器保護(hù)，在企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益較好的條件下，應(yīng)推廣應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)檢測控制技術(shù)，保證電氣設(shè)備長期安全運(yùn)行。
3.4對大修方案的認(rèn)識大型高壓電動(dòng)機(jī)的大修方案必須要經(jīng)過論證和對修理全過程的控制，針對損壞的部位和程度，制定合理經(jīng)濟(jì)的修理方案，切忌交給修理單位后就不再過問，對檢修過程失去控制。除了制定的修理方案要切實(shí)可行，在修理的過程中對全過程也要跟蹤監(jiān)控，保證大修方案的落實(shí)，并可避免在大修后的試車中發(fā)生問題時(shí)分不清雙方的責(zé)任，這樣做的目的是保證大修后能一次試車成功，盡快使設(shè)備投入正常運(yùn)行。
3.5日常使用維護(hù)嚴(yán)格的按照高壓電動(dòng)機(jī)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行操作、維護(hù)和保養(yǎng)。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)口電動(dòng)機(jī)只要嚴(yán)格按照其技術(shù)規(guī)范使用，一般不會出現(xiàn)大的問題，而國產(chǎn)電動(dòng)機(jī)除了按照技術(shù)說明書使用外，還應(yīng)增加保養(yǎng)維護(hù)的頻度，有時(shí)我們對有隱患的一些高壓電動(dòng)機(jī)一年要解體1～2次，造成人力物力的極大浪費(fèi)。在維護(hù)、檢修、裝配、安裝過程中嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)程進(jìn)行，以免產(chǎn)生人為事故因素，我廠曾發(fā)生過將回轉(zhuǎn)窯主電動(dòng)機(jī)接錯(cuò)動(dòng)力電源線而引起的重大事故。維修技術(shù)資料的歸檔、管理工作也非常重要，對大型電動(dòng)機(jī)的使用過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，不能失控。
4關(guān)于高壓電動(dòng)機(jī)節(jié)能的問題
高壓電動(dòng)機(jī)在水泥生產(chǎn)線上裝機(jī)容量較大，且屬于電感性負(fù)載，無功功率損耗很大，在高壓電動(dòng)機(jī)和電力裝機(jī)容量之比中，電動(dòng)機(jī)的無功損耗占所有無功損耗的70%左右，因此高壓電動(dòng)機(jī)的節(jié)能工作也必須視為大型水泥生產(chǎn)線重點(diǎn)管理工作之一。1)從高壓電動(dòng)機(jī)本身來說應(yīng)選用功率因數(shù)高和機(jī)械效率高的產(chǎn)品，現(xiàn)在市場也出現(xiàn)了新型高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)，但是在低壓電動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的較多。高壓電動(dòng)機(jī)的銘牌中一般都標(biāo)明功率因數(shù)為85%左右，功率因數(shù)低會造成很多問題，比如轉(zhuǎn)差率增大、電動(dòng)機(jī)過熱等。電動(dòng)機(jī)效率問題是不容忽視的，在計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)必須將效率計(jì)算進(jìn)去才能真實(shí)的反映電動(dòng)機(jī)本身的輸出功率。2)傳統(tǒng)提高功率因數(shù)減少無功損耗的方法是安裝電力補(bǔ)償電容器，其投資少，見效快，維護(hù)簡便。供電部門在對用戶的用電考核中，專門考核用戶的電網(wǎng)功率因數(shù)，對超過90%的用戶給予獎(jiǎng)勵(lì)。電力電容器的安裝，一種是集中式補(bǔ)償，所有的電容器安裝在專門設(shè)計(jì)的電容器室內(nèi)，對配電室母排和線路進(jìn)行補(bǔ)償，便于管理、維護(hù)，但是對高壓電動(dòng)機(jī)本身無法補(bǔ)償；第二種辦法是機(jī)旁就地安裝，直接與高壓電動(dòng)機(jī)聯(lián)接進(jìn)行補(bǔ)償，或者安裝在電動(dòng)機(jī)內(nèi)。采用哪種方法需視具體情況而定。3)其它節(jié)約電能的方法還有很多，如進(jìn)相機(jī)的應(yīng)用在國內(nèi)已有很長時(shí)間，雖然節(jié)能效果較好，但是由于其本身也是旋轉(zhuǎn)設(shè)備，對整流子等設(shè)備本身的維護(hù)工作量也較大。靜止式進(jìn)相器的特點(diǎn)是采用晶閘管交-交變頻方式控制技術(shù)代替進(jìn)相機(jī)對電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行補(bǔ)償，它綜合了進(jìn)相機(jī)和電力電容器的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在球磨機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)上效果很好，可降低單位能耗而節(jié)約電能。現(xiàn)在正在大量使用的雖然也屬節(jié)能產(chǎn)品，但是應(yīng)用在需要頻繁調(diào)速的設(shè)備上節(jié)能效果比較好，并非所有的電動(dòng)機(jī)都可使用，而且高壓的一次性投資也很大
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