（广东惠州天然气发电有限公司 广东惠州 516082）
摘要：分析一起双鼠笼电动机转子断条的原因，提出了修理方案及改进的方法，并提出及时发现该类缺陷的状态监测方法，为同类机组类似故障处理作为参考。
关键词：双鼠笼电动机；断条；状态监测
引言
某电厂3、4号机组共用2套济南重工股份有限公司生产的湿式球磨机及磨机再循环系统，每台湿式球磨机出力按2台机组脱硫装置BMCR工况运行时石灰石需求量的100％的需要。配套驱动电动机则为上海电动机厂生产型号为YTM630-6TH、功率1000kW的6kV双鼠笼感应电动机。球磨机平均每天运行1次，每次运行7小时，正常运行电流约90A。因直接用6kV球磨机电动机启动会因产生较大冲击，所以同轴配置了一台380V慢传电动机，通常启动球磨机时，运行人员就地手动启动慢传电动机10分钟左右，使球磨机缓慢转动起来，才启动6kV球磨机电动机使球磨达到额定转速。
0 故障情况
2016年3月23日19点51分，3、4号机脱硫A湿式球磨机电动机运行中“接地保护”动作跳闸。WDZ-430EZ综合保护测控装置动作灯点亮，有“接地保护”报警，接地故障时保护装置上A、B、C三相电流分别为0.56A、0.61A、0.84A，计算出来的零序电流一次值为42A，判断为C相接地保护动作。动作前电动机电流87A左右，无异常波动。
故障电动机拆运至检修间解体检查。抽出电动机转子发现，转子故障一侧86根转子上笼条有25根出现了完全与端环脱开的情况，其中有5槽起动笼条从槽中飞出，磨掉300mm左右。下笼条也出现了肉眼可见的裂纹。在最严重的笼条损坏部位转子铁心槽口破坏严重，成了开口槽。摩擦产生的高温使得铁心出现了退火情况。断裂笼条造成了定子线圈端部绕组的绝缘损伤，其中有2处露出线圈铜线。故障图片见图1。
1 断条原因分析
电动机启动瞬间，振动幅值达到最大值，是正常运行时50-60倍；频率为100Hz，随着转速的升高和启动电流的增加而增大。由于各应力作用点大都集中在于笼条与端环的焊口附近，每次启动一次便交变一次。另外鼠笼型电动机在冷态下启动一次，笼条和端环的温度达到200-300℃，这样各应力的破坏随着启动的次数的增加和温升累积而增大[1]。虽然球磨机配置了慢传电动机，但是球磨机电动机启动时，启动电流的峰值仍然达到了457.5A。频繁启停和重载是本次电动机笼条断裂故障的根本原因。
从解体的故障电动机可以看出，断裂的笼条只发生在其中一侧，对比鼠笼两侧，发现最为明显的区别是，转子铁心至端环距离不同，断裂一侧距离端环较另一侧（完好）大13mm。这一工艺上的差别导致了故障侧端环承受了较大的剪切力，更容易产生应力疲劳。另外转子槽型与笼条采用基孔制配合，笼条在槽中间隙较大，这一间隙也未进行填充处理，导致笼条的颤动。上述2条工艺缺陷则加快了笼条断裂。
2 断条修复及改进措施
本次故障导致转子严重损坏，修复采用了更换新铁心、新笼条方案。在笼条焊接上，采用了钎焊方法。清理焊接部位，打好450坡口，控制好焊接温度，使钎料与母材牢固结合，使焊缝饱满。同时为了减少笼条焊接产生的应力，采取了较为常用的交叉施焊[2]。
钎焊完成的转子在车床上车削多余的焊肉，先用压缩空气吹扫，然后用清洗剂清理干净。槽口部位浸环氧酚醛漆，充满笼条与铁心之间的空隙，以抑制震颤。
对外笼条伸出槽口部分采用无纬环氧玻璃绳交叉绑扎牢固，然后涂刷环氧树脂固定，以增加外笼条整体刚度。
3 笼条断裂的状态监测方法
笼条断裂成为影响发电厂安全运行的一个重大隐患，不及时发现笼条断裂故障，则极有可能造成电动机整机报废的设备故障发生。幸运的是，从第一根笼条出现问题到笼条断裂飞出造成定子绕组绝缘破坏引起接地还有相当长的一段时间，因此有效的状态监测手段显得尤为迫切和必要。就目前来讲下面一些手段可以很大程度上及时发现电动机笼条断裂。
（1）振动监测法
利用振动分析仪，录取电动机的振动波形，对振动波形进行频谱分析。例如华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司用振动分析仪正确分析出#4循环水泵电动机笼条断裂的故障[3]。
（2）专业诊断工具
目前市场上有各种各样的在线或离线检测工具，可以方便地对电动机进行诊断，通过拾取电动机电流及电压信号，可以判断出电动机有无断条故障。比如静态的MCA不解体监测技术和在线的ESA技术。其中ESA技术ATPOL-II电机在线诊断系统应用较为广泛，其成功案例较多，比如成功应用在武钢集团三炼钢#1风机电动机笼条断裂故障诊断上。
（3）6kV母线电压监测法
2016年3月12日9时49分08秒，3、4号机脱硫A湿式球磨机电动机运行中“接地保护”动作跳闸。查询历史记录发现当日8时12分至9时49分这段时间内，3号机脱硫6kV母线电压C相电压出现了明显的跌落，从正常的350V最低跌落至3299V，同时A、B相电压出现较明显的上升，B相最高3677V。第1次接地保护动作时3号机脱硫6kV母线的电压波形见图2。
第1次接地保护动作后，进行了除解体电动机外其它检查和试验工作，包括电动机接线端子检查、电动机交流耐压试验、6kV电缆耐压等。试验和检查无异常后该电动机投入运行，直至第2次接地保护动作，电动机严重损坏。
图3则显示3月23日接地跳闸前35分钟6kV脱硫段母线电压波动。从母线电压波动的趋势来看，这2次具有很强的相关性。显示了故障模式应该相同。只不过第1次母线电压发生波动时，断条的情况已经相对较严重了，已经对定子绕组绝缘产生了破坏。
4 结语
对于双鼠笼电动机转子断条较为常见，若不及时发现，则可导致严重的后果，给发电厂造成较大的经济损失，因此发电厂应重视重载启动双鼠笼电动机笼条检查与检修，严格控制检修过程中的质量控制，同时也要采用多种多样的离线、在线监测方法及时发现笼条断裂的缺陷，有机会安排停机消缺工作。
参考文献：
[1] 廖松涛.电动机转子笼条断裂的原因分析与预防措施[J].广西电力，2004．No．4：22-23
[2] 刘红.双鼠笼异步电动机笼条断裂分析与预防措施 [J].贵州电力技术，2012 No．6：60-61
[3] 侯健.精密点检对高压电动机转子笼条断裂的诊断应用分析 [J].华电技术，2013 No．8：52-53
论文作者:熊蔚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
标签：电动机论文; 转子论文; 球磨机论文; 故障论文; 母线论文; 在线论文; 铁心论文; 《电力设备》2017年第10期论文;