吐哈油田采用了兩臺(tái)功率為3.3MW的正壓通風(fēng)式交流高壓無(wú)刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)(編號(hào)分別是CM203C和CM203D),其配套靜態(tài)勵(lì)磁裝置為WLK-02H型,本文就就較為典型的一列故障進(jìn)行分析。
2004年9月,該同步電動(dòng)機(jī)突然發(fā)生故障停機(jī),保護(hù)繼電器SR469上顯示為過(guò)載保護(hù)動(dòng)作。從負(fù)荷歷史曲線來(lái)看,當(dāng)時(shí)有功負(fù)荷并未增加,但在發(fā)生故障停機(jī)時(shí)的瞬間無(wú)功負(fù)荷增加很大,導(dǎo)致同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)滯后0.56。 根據(jù)Siemens S7 PLC和上位監(jiān)控機(jī)上的負(fù)荷歷史趨勢(shì),故障停機(jī)的原因有二:一是勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題(包括靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁系統(tǒng)),致使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流大大減小。勵(lì)磁減小后定子電流先減小后增大,從而使電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)動(dòng)作;二是勵(lì)磁系統(tǒng)工作正常,電動(dòng)機(jī)本體出現(xiàn)故障,特別是電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)故障的可能性很大�!∈紫葘�(duì)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)</FONT><FONT color=#333333 size=2>進(jìn)行測(cè)試。在停機(jī)狀態(tài)下,將勵(lì)磁系統(tǒng)打到“試驗(yàn)”位置進(jìn)行調(diào)試,通過(guò)液晶顯示屏可清楚地看到,在調(diào)試狀態(tài)下靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)工作十分正常,用示波器看輸出波形也很正常。隨后將勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式切換到手動(dòng)方式,用“增磁”和“減磁”按鈕增大和減小勵(lì)磁電流,勵(lì)磁系統(tǒng)反應(yīng)正常,從顯示面板也可清楚地看到變化,據(jù)此可以推斷靜態(tài)勵(lì)磁部分沒(méi)有故障�!∮纱藬喽ü收蠎�(yīng)出在旋轉(zhuǎn)整流和電機(jī)本體部分。在勵(lì)磁裝置和同步電機(jī)生產(chǎn)廠家的現(xiàn)場(chǎng)配合下準(zhǔn)備工作完成后 ,啟動(dòng)電機(jī),在經(jīng)過(guò)投勵(lì)設(shè)定延時(shí)后,電機(jī)無(wú)法投勵(lì),仍然處于異步運(yùn)行狀態(tài),此時(shí)功率因數(shù)嚴(yán)重滯后,空載電流很大。由此進(jìn)一步確認(rèn)了問(wèn)題出在電機(jī)內(nèi)部�!檫M(jìn)一步縮小故障查找范圍,對(duì)電機(jī)進(jìn)行了開蓋檢查。首先對(duì)旋轉(zhuǎn)整流盤部分進(jìn)行了一個(gè)測(cè)試,測(cè)試電路如圖一所示�!∥覀儑�(yán)格按照測(cè)試步驟進(jìn)行如下測(cè)試:(1)打開滅磁電阻與轉(zhuǎn)子繞組接線點(diǎn),在其中間串接一只40W/220V的白幟燈泡;(2)斷開轉(zhuǎn)子繞組的兩個(gè)輸入端,在其間并接一只100W/220V的白幟燈泡;(3)打開勵(lì)磁機(jī)電樞繞組的A、B、C三相出線端,從外部接入試驗(yàn)電源;(4)外部試驗(yàn)電源通過(guò)三相調(diào)壓器來(lái)控制給定電壓;(5)在C相功率模塊的可控硅Cg兩端并接一只二極管,方向如圖一所示。經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢查,確認(rèn)電路連接無(wú)誤后,進(jìn)行通電實(shí)驗(yàn)。通電后10s左右,燈泡H2發(fā)亮,說(shuō)明旋轉(zhuǎn)部分能最終投勵(lì)。斷開電源后,接好示波器,再次通電試驗(yàn)。用示波器測(cè)燈泡H1兩端電壓波形,再次通電試驗(yàn)。用示波器測(cè)燈泡H1兩端電壓波形,開始示波器有波形,經(jīng)過(guò)約10s后波形消失。此試驗(yàn)說(shuō)明滅磁回路和控制模塊能夠正常工作。第三次通電實(shí)驗(yàn),用示波器測(cè)燈泡H2兩端的電壓波形,開始示波器無(wú)波形顯示,經(jīng)過(guò)10s后波形為三相半控橋式整流波形,波形正常。據(jù)此可以斷定旋轉(zhuǎn)整流部分工作正常。
排除了勵(lì)磁系統(tǒng)故障,最后故障就鎖定在電機(jī)本體上。隨后組織對(duì)電機(jī)本體進(jìn)行全面檢查,500V搖表測(cè)轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地絕緣,絕緣電阻值大于500MΩ,絕緣良好.后測(cè)繞組兩端是否導(dǎo)通,用搖表測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組兩端開路.再次用直流電橋檢查轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻,測(cè)量結(jié)果為開路,據(jù)此可以斷定轉(zhuǎn)子繞組燒斷.經(jīng)過(guò)盤車后將轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度,仔細(xì)檢查后找到了一個(gè)明顯燒黑的地方.取下磁極繞組時(shí)看到在相鄰兩繞組焊接處,由于接觸部位銅皮較薄,轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁極松動(dòng),使焊接部位發(fā)生了疲勞斷裂.經(jīng)過(guò)電機(jī)廠家重新用銅皮焊接后,經(jīng)檢查測(cè)試定子、轉(zhuǎn)子絕緣和直流電阻正常�!�(zhǔn)備就緒后,現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)電機(jī),投勵(lì)過(guò)程及其他一切正常。電機(jī)空載運(yùn)行2h后停機(jī)檢查一切正常。重新開機(jī)后帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),無(wú)任何異常情況出現(xiàn)。 因此,大型同步電動(dòng)機(jī)在日常運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)注意兩方面:一是勵(lì)磁系統(tǒng)的監(jiān)控和檢查,二是電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的檢查。特別是在停廠大檢修時(shí),一定要開蓋詳細(xì)檢查,并作好緊固工作,以免松動(dòng)造成不必要的事故。
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