邹县电厂#8炉磨煤机电机转子鼠笼条断裂原因及处理论文_王玉炯,刘熹

(1.华电国际邹县发电有限公司 山东邹城 273522)

摘 要:本文阐述了邹县电厂#8炉六台磨煤机电机转子鼠笼条断裂的原因,对其断裂原因进行分析,并提出相应处理方法及预防措施。为其他同类电机断条故障处理提供借鉴及参考。

关键词:磨煤机电机转子; 鼠笼条; 断裂原因; 处理方法

引言

高压电机是火力发电厂大量应用的动力设备,它们的安全稳定直接决定着发电机组的可靠运行。而电机转子鼠笼条断裂是高压电机经常发生的主要缺陷及故障之一。占转子故障率的60%,这是高压笼型电机故障的突出特点。邹县电厂#8炉磨煤机电机,电机型号:YTM710-6-4,电压10kV,电流125A,功率1700kW,湘潭电机厂生产。#8炉磨煤机电机在自2008年投产以来,已连续运行六年多时间,在2013年12月,#8炉磨煤机电机解体大修中,发现磨煤机电机转子均存在鼠笼条多处断裂现象,断裂点发生在电机转子鼠笼条与端环连接部位, 鼠笼条与端环焊点多处绝缘漆脱落,断条部位呈现均匀分布态势。

1 高压异步电机鼠笼断条的基本特点

(1) 电机断条,尤其是重载下的启动频繁、起动时间长,使笼条受大电流冲击、过热和交变应力的作用,产生疲劳断裂。通常断笼普遍发生在双笼中的外笼,约占断条总算的90%以上,又多在起动过程中断裂,转子槽内松动的笼条容易发生断裂,且发生断条的部位大都在短路环附近的端部。内笼条断裂情况数量不到10%。

(2) 笼条和端环的截面积偏小,电流密度偏大,尤其是起动时由于趋肤效应作用电流密度更大,发热严重引起故障。

(3)电机圆形鼠笼条断条的几率高于矩形笼条断条的几率,约占断条总数的70%以上。

(4)电机外笼条断裂时,笼条在槽内松动、间隙大,没有固定紧,断条电机转子槽内的铁芯多有局部过热变色烧损现象,开焊处的端环孔周围也有过热变色及电弧烧伤痕迹。

在起动过程中受热应力、电磁力、离心力以及焊接残余应力的作用,疲劳断裂和开焊。

(5)笼条断口多发生在与端环的焊口里侧部位,槽内断条数量很少,笼条开焊多发生在笼条与端环的焊接部位。笼条槽内断口处有明显电弧烧伤痕迹,断口两断面吻合严密,呈脆性疲劳性断裂。开焊后笼条在离心力作用下,向外侧甩出会刮伤定子铁芯及线圈,造成定子线圈短路。

(6)鼠笼条断数不多时,在电机起动过程中,可以从定子出风口或定转子间隙看到其冒出电焊状火花,当断笼条数较多时,电动机起动时间明显延长,电流不稳定,电流表来回摆动,并伴有异音,有明显的、不规律的嗡嗡声,电动机振动加剧,以至损坏轴承、基础振松、电机扫膛,断条在转子离心的作用下发生弯曲,损坏定子绝缘及铁芯,造成定子短路故障。

2 磨煤机电机鼠笼断条的原因。

(1)磨煤机电机启动比较频繁,且起动转矩比较大,启动时温升较大,鼠笼条在起动过程中不仅受到电磁力、离心力的作用,还受到难以计算和预测的热应力的影响,使笼条受到交变的应力,反复弯曲变形,疲劳损伤达到一定程度,会造成端环开焊、笼条断裂。

(2)磨煤机电机起动时,电流由零上升到持续最大值的这段时间内,端环短路电流迅速达到最大,并发热膨胀,这必然会产生径向位移和变形,根据发热Q=KI2Rt原理和电流的集肤效应作用,起动时间愈长,起动电流愈大,笼条弯曲变形愈厉害。

(3)磨煤机电机在转子结构方面原因,鼠笼条伸出铁芯较长,启动时发生高频振动,经过长周期的运行后,导致鼠笼条金属疲劳而发生断裂。

(4)制造工艺产生的应力,由于焊接质量不一致,国产电机转子鼠笼条的焊接多采用手工焊接,焊接温度难以准确掌握,引起笼条热膨胀有差异,造成笼条之间产生的较大温差。当电流的相位不同,传递给端环的振动力会使端环产生扭曲,受力最大的部位是鼠笼条的焊接处,而此处正是鼠笼结构最薄弱点。

(5)热应力传导性能,会使各鼠笼条间产生不均匀的温升,因而各笼条之间将产生不同的轴向位移而使笼条产生轴向的应力。特别是在电动机刚启动的瞬间,振动幅值达到最大值,是电机正常运行时5倍多,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于笼条与端环的焊口附近,这样各种应力的破坏作用,从而使端环产生相当大的热变形。

(6)磨煤机负载变化使鼠笼条产生径向交变应力,由于笼条在槽内有一定的间隙。这样使笼条与端环的连接部位受到很大的径向弯曲应力,尤其当电动机的转动力矩在共振区附近时,其应力会更大。

(7)连续二次以上启动鼠笼电机,转子笼条和端环的温度能达到200—300℃的温度,若第一次启动后,应相隔2h后,才能进行第二次启动。尤其是当转子处于堵转情况下,其转子笼条与端环连接处温度更高,笼条随着温度升高,机械强度也会降低得更严重,造成焊接处开焊和断条。

(8)鼠笼型电机断条后很少时,对电机的正常运行影响很小,没有明显特征而难以被发现,只有很有经验的人员,才能从电机轻微断条异常声音判断出来,但是一旦发现时,电机已经出现振动、噪声增大、转速下降、冒火等异常现象,此时断条已经是很严重了。笼条断条后,断条中仍有电流经转子两侧铁心,进入相邻的笼条中,这既增加了相邻笼条的负担,加速相邻笼条的断裂,又会烧坏转子铁芯,断条会在离心力作用下甩出槽口,刮伤定子线圈或铁芯,造成定子接地短路,使电机损坏。

3 电机鼠笼条断裂处理的方法

(1)拆除电机转子端环,将所有鼠笼条抽出。如果铜条断条或裂纹在槽内,首先用铣床铣去端环上对应孔洞内的焊接部位,用与槽型匹配的钢杆顶出断裂的导条,仔细吹扫铁芯槽,检查槽内清洁无杂物。再以重新定制的铜条,尺寸略大一点,打入转子槽内。

(2)笼条与端环焊接,钎焊前彻底清理焊接部位,打好45°坡口,涂上溶剂进行施焊。为了减少内应力和保证强度,要低温钎焊,且均匀加热,当温度达到800℃时,用45%银钎料银焊条焊接,以减少接触电阻;将银焊条触及接头处,让钎料溶化并逐渐填满间隙,焊接4~5 个接头后,旋转180°后,再焊接另一面的接头,要交叉进行焊接,以减少焊接后的残余应力。钎焊后,当端环冷却到180℃时,用10%的柠檬酸水溶液洗刷,并用压缩空气吹干。

(3) 每个笼条间应全部加装垫块。在短路环笼条间放置适型材料及环氧树脂垫块,环氧树脂垫块用0.3*10聚酯纤维网状无纬带缠绕固定。将转子安放在绑扎机上,通过拉紧装置将无纬玻璃丝带拉至转子,调整好合适的拉力及转速,然后进行缠绕绑扎,绑扎厚度不得超过转子铁心外圆。无纬玻璃丝带浸漆烘干固化后,用小榔头敲打可发出清脆的金属声为合格。用锉刀锉平箍环。

(4)在短路环笼条间放置适型材料及环氧树脂垫块,防止垫块在运行中甩出,同时确保外圆低于铁芯外圆。

(5)对于鼠笼条在铁芯槽内松动的转子,制作比原铜条尺寸略大的铜条来打进槽孔,槽孔和铜条应夹紧不能松动、翘起。

(6)对转子进行真空浸漆2遍,并烘干。

(7)对转子进行动平衡校验。转子进行校直,同心度检查。转子断条处理后,转轴及铁芯本体跳动值小于0.03mm。检查转子铁芯、端环、笼条、平衡块等部件正常完好。

4 防止电机鼠笼条断条的措施

(1)磨煤机电机大修时,对电机进行解体检查,检查是否有鼠笼条存在断条情况。

(2)采用先进的技术监测手段,定期对电机的健康状态进行在线监测,发现问题及早处理,防止电机故障的扩大,影响机组的安全稳定运行。

(3)尽量采取措施,缩短起动时间,特别是在热态下减少起动次数,这对防止发生鼠笼断条故障是十分有效的。

(4)避免电机超载、频繁、短时间开启,改善电动机运行工况,制定合适的运行方式,保证电机的安全运行。

5 结束语

加强运行人员及检修人员的责任心,提高对电机运行维护与检修质量,使电机经常保持良好的运行状况,做好电机的定期检查和维护工作,及时判断故障原因,进行相应处理,防止故障扩大,延长电机使用寿命,保证设备安全运行。

作者简介:

王玉炯(1967—),男,山东邹城人,华电国际邹县发电有限公司,高级技师;

刘 熹(1986—),男,山东邹城人,华电国际邹县发电有限公司,助理工程师。

论文作者:王玉炯,刘熹

论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期

论文发表时间:2016/6/15

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

邹县电厂#8炉磨煤机电机转子鼠笼条断裂原因及处理论文_王玉炯,刘熹
下载Doc文档

猜你喜欢