三相交流380V異步電機是水泥廠最常見的拖動設備,5000t生產線,一般配置1200臺左右,正常使用年故障率在2%~4%,電機故障有固定單位維修,維修期間有備用電機使用,不耽誤生產,因此,電機故障是再平凡不過的事,很少引人關注。海外項目由于工期需要,對電機故障處理提出更高要求,處理時間短,無配套電機替代,給電氣專業人員很大的壓力。現以由江蘇恒遠國際工程集團總承包的俄羅斯奔薩水泥項目為例,介紹發熱事故的處理,以供同仁參考。
1事故經過
2013年8月底,奔薩項目調試部對全廠袋收塵進行單機試車,在運行過程中,配套卸料設備 47臺1.1kW電機普遍存在發熱故障,最高溫度在118℃,發熱最低的電機也在80℃左右,此時還沒有帶料運行,經觀察大多數負載缺油,且有刮擦響聲,打開內部旋轉葉片已銹蝕,考慮到設備到現場近1年,安裝部認為是機械故障,由機械部處理。9月初,機械部全部處理負載完畢,再開機,電機仍然發熱,業主對袋收塵設備不驗收,要求電氣處理發熱故障。
電氣部人員把電機拉回維修庫,逐臺空載試機,電機無異常雜聲,無振動,20min后溫度開始上升,45min到達峰值120℃,故障依舊,空載試機實測電流3.4A左右,負載4.0A左右,與銘牌一致,打開電機檢查,內部線圈整齊完好,絕緣漆顏色新亮,無老化跡象,耐壓值正常,絕緣電阻100MΩ。
電氣部工程師認為電機有本身缺陷,是電機效率低,硅鋼片質量問題,造成磁阻大,內耗高,導致電機發熱,結論是該批電機質量整體不合格。發函總部,要求更換電機。
此時距點火還有21天時間,國內發貨需要60天才能到達現場,無法滿足工程需要,發動翻譯部俄語翻譯到莫斯科找滿足要求的電機,7天后未能找到,由于兩國電機制造標準有差異,在俄羅斯購買電機合適的電機更是不可能,該電機的安裝方式是B5,輸出軸徑20mm,此時距點火時間還有14天,機械部開始做準備,把星型 改成重錘閥,作為臨時替代。等待國內60天后,電機發到現場再換上。
業主方就此事對我方提出嚴正交涉,要求總承包方在點火前,解決電機問題。
2破解故障
電機故障除自身原因外,通常還和負載有些關系。電機故障個別發生的多,大面積群發故障還是頭一回遇到,47臺電機都有問題,這個結論是否正確?而且本次故障和負載沒有任何關系。經同意暫不對此批電機改進和重新發貨,再一次深究事故原因再做處理。
2.1核算電機參數
大膽推測,從計算開始,發現了新問題,電機參數不對:
電機銘牌:Y90L-4額定功率,1.1kW;額定電壓,380V;額定電流,3.7A;絕緣等級為B級,外殼防護IP44,冷卻方式IC411,生產日期2011年:
根據公式
Pe=姨3×Ue×Ie×cosθ×η
式中:
Pe為額定功率,1.1kW;
Ue為額定電壓,380V;
Ie為額定電流,3.7A;
Ne為額定轉速,1430r/min;
η為電機效率(銘牌上無該數據);
cosθ為電機功率因素(銘牌上無該數據);
由此:cosθ×η=1100÷(姨3×Ue×Ie)=0.4517;
查三相電動機標準:GB12497-90《三相異步電動機經濟運行》,小型電機功率因素不小于0.84;
故: 電機效率η=0.4517÷0.75=53.77%
查電機能效國標:GB18613-200X,2005年國家標準,1.1kW4級電機能效應該不低于83.8%,故2011年生產的電機能效不可能是53.77%。
由此發現,電機參數不對,進一步計算:
45臺電機空載實測電流都在2.8A左右,最大4.1A,三相電流都平衡,實測相電壓390V,根據國家標準,功率因素不小于0.84,電機能效應該不低于83.8%,實測電流取3.5A,推算空載實際功率:
接上負載試機,平均電流實測4.1A,那么,負載實際功率,也就是電機額定功率Pe實;
實際功率比銘牌功率大,銘牌可能是標錯了,或者是繞組功率做大了,大膽猜測,該電機應該是改裝電機,1.1kW電機在改裝時把功率提高,實際功率做成了2kW電機,電機吸收的電能過大,散熱不了,導致電機發熱?
2.2求證
(1) 試機中的怪現象,映證猜測,詳見表1:連續試機5臺,數據表基本一致,輸出軸溫度上升最快,兩端溫度高,中間低,按常規,電機發熱主要是繞組區發熱,難道是軸承問題,更換這5臺電機軸承,再試機,結果還是如此,證明熱是轉子發出的,硅鋼片不存在問題。
當電機冷卻到40℃時,打開電機檢查,檢查轉子,發現轉子仍然非常燙手,實測溫度68℃,5臺現象均如此,經檢查轉子無斷裂,無破損,推測,轉子過流,引發輸出軸及兩端軸承區溫度高。轉子溫度高,可能原因是轉子過流,或是轉子不配套。電機解體檢查定子、轉子磁間隙正常,確認轉子、定子尺寸是配套的,可能原因應該是定子繞組功率過大?
(2)對電機進行實際測繪:
發現(a)電機中心高為80mm,因此,電機實際型號應是Y80L-4[1];
(b)查手冊,Y80L-4,1.1KW電機數據,額定電流2.49A[3];
(c)查手冊,Y90L-4,1.5KW電機數據,額定電流3.65A[3];
(d)檢查硅鋼片,無開裂,無縫隙,整齊密實,硅鋼片無銹蝕,且槽數,槽距等均正常;
(3)結論:
(a)電機銘牌錯誤嚴重,實際中心高80mm,銘牌標注的中心高90mm[1]。
(b)繞組按Y90L-4,2kW電機來繞制,造成定子功率過大,轉子過流發熱嚴重,是發熱主要原因;
(c)電機吸收的電能過大,超出該電機電磁轉換的正常范圍,是電機發熱的次要原因;
(d)該電機為組裝電機,銘牌根據實際試機數據臨時制作,出廠時,只考慮應對負載異常,增大力矩,把繞組功率做大,避免因負載大而跳停電機,反而弄巧成拙;
(e)該電機型號是:Y80L-4,1.1kW電機;
3問題解決
找俄羅斯當地維修公司修理,一試機,各項數據和銘牌對應,認為正常,拒修。告訴他們銘牌是不正確的,且運行20min后電機轉子發熱嚴重,他們建議更換轉子,仍然拒修。與俄方工程師就故障現象進行技術交流,告訴他們我的判斷和依據,要求他們把電機繞組更換,按Y80L-4,1.1kW繞制定子線圈,電機修理費用由我方承擔,修不好,責任在我方。
由于兩國電機標準的差異,他們對我的判斷持懷疑態度,只答應先試修1臺。在電機廠對修好的電機試機,空載開機電流1.3A,試機1h,電機溫升5℃。拉回項目現場,帶負載試機,電流1.7A,試機1h,溫升9℃,電機溫升在正常范圍內,電機修理成功。至此,47臺電機,俄羅斯修理廠同意加班處理,在預定時間內完成,此時電機發熱故障問題終于園滿解決。
4結語
由于電氣故障的不可預測性、不確定性,往往給電氣人員造成壓力,能解決項目中的電氣問題,特別是疑難雜癥,對電氣人員來說,有成就感和莫名的愉悅,是壓力釋放后的真實體會。結合本次故障處理,談幾點體會,要想做到快速、準確地解決電氣故障問題,必須做到以下4點:
(1)堅持電工基本理論不動搖,熟練掌握經典數據、應用公式;
(2)關鍵時刻能靜下心來查閱工具書,整理思路;
(3)大膽懷疑,小心求證,不盲從,不武斷下結論,數據說話;
(4)反復實踐,透過現象看本質,不斷總結,最終解決問題;
河北正域環境工程有限公司(http://www.chinahbzy.com)是家集技術開發、設計、設備制造、現場安裝、調試于體的 , , , , , , , , , , , , , , , 等除塵設備生產廠家,公司東靠104國道西與106國道毗鄰,京滬鐵路貫穿南北,交通十分便利,公司占地面積30000平米,注冊資金3000萬元 ;公司現有職工160人,其中具有相關專業資格的工程技術人員18人,工程師3人。
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