水泥厂磨主电机两突然跳停故障描述及维修方案

  1. 故障描述

  2009年5月某日11:20山东山水水泥集团某公司的水泥磨主电机在运行中突然跳停电气人员迅速到达现场发现主电机高压柜微机保护装置显示：“一段过流速断动作”。

  微机保护装置的参数及历史数据显示：一段过流速断定值设为7.34 A；电机跳停时的三相电流分别为8.62 A、8.68 A、8.81 A均超过动作值系 “一段过流”保护动作而引起主电机跳停。根据上述情况，柴油车尾气分析仪电气人员进行了如下排查：

  （1）测量定子电缆绝缘：高压开关柜至主电机、高压柜至电容补偿柜的电缆相间、对地绝缘值都在200 MΩ以上（2 500 V摇表）属于正常；

  （2）测量转子电缆绝缘：相间、对地绝缘值都在200 MΩ以上（500 V摇表）亦正常；

  （3）测量定子绕组绝缘：相间、对地绝缘值都在200 MΩ（2 500 V摇表）以上正常；

  （4）测量转子对地绝缘：也在200 MΩ（500 V摇表）以上正常；

  （5）检查水电阻启动柜的短接接触器、铜排等未发现异常；

  （6）检查电机集电环、碳刷、引线等未发现异常；

  （7）测量电机定子直流电阻情况亦正常；

  （8）测量电机转子直流电阻时发现转子一相开路。

  于是将电机前、后端盖打开发现电机前端（负载端）转子端部的三个星形连接点一处开焊、一处裂纹、第三处没有异常，测振仪接点处环形铜排存在松动迹象。

  由于受工具、材料的限制公司立即联系当地一家电机专业维修厂其专业人员到现场查看情况后认为：铜排松动引起转子星形连接点开焊断裂断裂瞬间引起运行电流增大导致一段过流保护跳停。于是用银焊修复开焊的连接点并固定松动的铜排。

  抢修工作至次日8∶15结束历时约20 h 8∶20磨机正常开启。

  运行约4 h（中午12:11）电机再次跳停微机保护装置显示“一段过流速断动作”。三相电流分别为19.87 A、19.75 A、19.25 A都大大超出动作设定值；有了上次经验，testo330烟气分析仪断定是电机故障引起保护跳停并推测故障情况较为严重。

  电气人员直接将电机前、后端盖打开检查电机定、转子绕组发现定子端部附近多处绝缘击穿、接地放炮；通过测量后断定电机定子一相接地、转子接地。昨日处理过的部位（即星点焊接处）完好无损；将电机转子抽出约400 mm后看到电机转子铁芯端面一处压板松动、甩出将电机定子绕组多处划伤在损伤严重处击穿接地。

  2. 应对措施

  根据情况判定该电机短时间内不可能修复时值生产销售旺季公司随即第一时间向集团汇报恳请集团协调可暂时代用的电机。

  得知集团某个正在建设的项目有同厂家、同规格型号的电机后公司派人连夜赶往项目工地组织调运同时迅速邀请具备此类电机维修能力的数家企业的技术人员来公司进行招投标明确要求他们提出自己的技术方案、工期保证、工程报价等。

  借用的新电机经过调运、安装、调试仅用54 h就顺利实现了带负荷运转最大限度地减少了水泥磨停机时间。

  3. 原因分析

  两次电机跳停前的生产过程中电机的各种运行参数都一直很稳定。电机负荷不高一直维持在80%左右（该电机额定电流241 A运行电流194.6 A）；电机轴瓦温度不高一直维持在50～55 ℃左右；电机绕组温度虽然较稳定但自生产线投运以来此电机的绕组温度一直保持很高的水平（5月份为110 ℃）夏季都在130 ℃左右。

  分析认为该电机的两次故障都是由于电机质量存在着较大缺陷造成但也与平时的维护、保养不及时有很大的关系。该电机自投产以来运转率一直处于比较高的水平却从没有进行较全面的维护、保养（只是更换过碳刷）。转子星形连接点的焊接裂纹、开焊主要是由于铜排松动引起运转过程中受力加大造成但也可能是存在虚焊、焊不透等问题在运行中受力和热的作用造成焊点裂纹、脱焊。运行中转子星形连接点的开焊导致负荷电流突然增高引起一段过流速断保护动作造成前面提到的第一次停机。

  第二次停机也是由于电机存在着较大的质量缺陷（主要是压板的焊点焊接质量较差）。电机长期运行中在转子的离心力、转子电流发热等因素作用下出现压板焊点开焊、松动、脱落导致压板甩出将定子绕组划伤、绝缘破坏并在损坏最严重处造成定子击穿接地定绕组多处烧毁；转子压铁在刮擦定子线圈的同时受到定子的反作用力使转子线棒变形断裂造成转子接地。

  4. 维修方案及效果

  由于转子、定子线圈多处击穿、放炮且自2003年以来电机长期高温运行造成的绕组多处绝缘老化、开裂为了不给以后的生产运行留下安全隐患分清甲乙双方责任在调查论证的基础上公司制定了整机大修方案：定子绕组、转子绕组全部更换并尽可能地进行适当的扩容、增大负载能力以降低定子温度；维修方（乙方）对设备的整体性能负全部责任保证维修出厂电机的所有技术参数、性能指标都能达到行业或国家标准；维修方对维修周期作出承诺确保按时完工并返厂；具体实施方案和技术保证措施由维修方以合同附件的形式提出。

  由于决策正确、组织有力、措施得当维修方只用了15 d的时间就完成了整机大修和测试。电机重新安装调试后由于进行了适当的扩容（约10%）电机运行电流下降了15 A（约8%）定子温度下降了20 ℃效果非常理想。

  5. 经验教训

  通过这次事故使我们深刻认识到：对于高压大型电机应树立定期保养、定期大修、定期进行预防性测试的观念。预防性测试包括线圈直流电阻值、绝缘材料交直流电压的耐压值都非常重要。电动机在运行过程中其绝缘材料会随着运行周期、工况变化而逐步老化因此测量各相线圈的直流阻值是否平衡以便发现线圈匝间、相间有无短路焊接点、接头部位有无缺陷发热问题。通过这些预防性测试结合运行状态检测可以发现电动机本身存在的静态事故隐患以便将这些易造成重大毁坏性事故的问题消灭在萌芽状态避免造成更大的经济损失。这项工作非常重要对于已经运转多年的或运行状况欠佳的设备每年均应进行。对于技术力量、设备（工具）有限的企业可与专业维修厂家建立长期合作关系借助他们的力量搞好高压大型电机的定期保养、维护工作。

(责任编辑：钟婷）