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高压防爆同步电动机转子励磁绕组的故障处理


吐哈油田采用了两台功率为3.3MW的正压通风式交流高压无刷励磁同步电动机(编号分别是CM203C和CM203D),其配套静态励磁装置刮板输送机反击破碎机为WLK-02H型,本文就就较为典型的一列故障进行分析。
   2004年9月,该同步电动机突然发生故障停机,保护继电器SR46碎石机械9上显示为过载保护动作。从负荷历史曲线来看,当时有功负荷并未增加,但可逆锤式破碎机在发生故障停机时的瞬间无功负荷增加很大,导致同步电动机功率因数滞后0.56。
   根据Siemens S7 PLC和上位监控机上的负荷历史趋势,故障停机的原因有二:一是励磁系统出现问题(包括静态励磁系统和旋转励磁系统),致使转子励磁电流YK系列圆振动筛分机大大减小。励磁减小后定子电流先减小后增大,从而使电动机过载保护动作;二是励磁系统工作正常,电动机本体出现故障,特别大倾角波状挡边输送机是电机转子绕组出现故障的可能性很大。
   首先对静态励磁系统维修网进行测试。在停机状态下,将励磁系统打到“试验”位置进TZSM系列煤粉筛行调试,通过液晶显示屏可清楚地看到,在调试状态下静态励磁系统工作十分正常,用示波器看输出波形也很正常。随后将励磁调节方式切换到手动方式,用“增磁”和“减磁”按钮增大和减小励磁电流,励磁系统反应正常,从显示面板也可清楚地看到变化,据此可以推断静态励磁部分没有故障。
   由此断定故障应出在旋转整流和电机本体部分。在励磁装置和同步电机生产厂家的现场配合下准备工作完成后 ,启动电机,在经过投励设定延时后,电机无法投励,仍然处于异步运行状态,此时功率粉体输送因数严重滞后,空载电流很大。由此进一步确认了问题出在电机内部。
 电动振筛机   为进一步缩小故障查找范围,对电机进行了开盖检查。首先对旋转整流盘部分进行了一个测试,测试电路如图一所示。  
    我们严格按照测试步骤进行如下测试:(1)打开灭磁电阻与转子绕组接线点,在其中间串接一只40W/220V的白帜灯泡;(2)断开转子绕组的两个输入端,在其间并接一只100W/220V的白帜灯泡;(3)打开励磁机电枢绕组的A、B、C三相伸缩式皮带机出线端,从外部接入试验电源;(4)外部试验电源通过三相调压器来控制给定电压;(5)在C相功率模块的可控硅Cg两端并接一只二极管,方向如图一所示。经过认真检查,确认电路连接无误后,进行通电实验。通电后10s左右,灯泡H2发亮,说明旋转部分能最终投励。断开电源后,接好示波器,再次通电试验。用示波器测灯泡H1两端电压波形,再次通电试验。用示波器测灯泡H1两端电压波形,开始示波器有波形,经过约10s后波形消失。此试验说明灭磁回路和控制模块能够正常工作。第三次通电实验,用示波器测灯泡H2两端的电压波形,开始示波器无波形显示,经过10s后波形为三相半控桥式整流波形,波形正常。据此可以断定旋转整流部分工作正常。
   排除了励磁系统故障,最后故障就锁定在电机本体上。随后组织对电机本体进行全面检查,500V摇表测转子绕组对地绝缘,绝缘电阻值大于500MΩ,绝缘良好.后测绕组两端是否维修网导通,用摇表测时,发现转子绕组两端开路.再次用直流电桥检查转子绕组的直流电阻,测量结果为开路,据此可以断定转子绕组烧断.经过盘车后将转子绕组旋转了一个角度,仔细检查后找到了一个明显烧黑的地方.取下磁极绕组时看到在相邻两绕组焊接处,由于接触部位铜皮较薄,转子在转动过程中磁极松动,使焊接部位发生了疲劳断裂.经过电碎石筛分机机厂家重新用铜皮焊接后,经检查测试定子、转子绝缘和直流电阻正常。
    准备就绪后,现场启动电机,投冶金振动筛励过程及其他一切正常。电机空载运行2h后停机检查一切正常。重新开机后带负荷运转,无任何异常情况出现。
    因此,大型同步电动机在日常运行过程中应注意两方面:一颚式破碎机是励磁系统的监控和检查,二是电机定子和转子的检查。特别是在停厂大检修时,一定要开盖详细检查,并作好紧固工作,以免松动造成不必要的事故。

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