用于甲乙酮装置上的变频电机故障分析及处理

何奋彪

（兰州石化公司助剂厂）

用于甲乙酮装置上的变频电机故障分析及处理

何奋彪*

（兰州石化公司助剂厂）

用于甲乙酮装置上的变频电机因前轴承温度高而造成停车故障。应用PeakVue技术对变频电机的运行状况进行了分析，提出了排除故障的措施。

变频电机 轴电流 轴承故障 温度 PeakVue技术

兰州石化公司助剂厂二套甲乙酮装置上变频电机选用南阳防爆集团公司生产的电机，其型号为YBP355L2-2WG，在使用过程中，由于变频电机前轴承温度高造成联锁停车故障。为了查清停车的原因，我们对该变频电机进行了深入的分析。

1 变频电机的工作原理和结构

YBP355L2-2WG变频电机具有电流大、功率大的特点，其电压为380 V，电流551.3 A，额定功率315 kW，变频范围25～50 Hz，转速2 980 r/min。

1.1 工作原理

变频电机是利用变频器电力半导体的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，我们现在使用的变频器采用交-直-交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

1.2 结构

（1）定子绕组采用聚酯漆包铜线，定子铁芯绕组经VPI浸漆处理成为一体，绕组和绝缘具有良好的电气、机械、防潮性能及热稳定性。转子为鼠笼转子，采用热套工艺将铸铝转子固定在轴上。

（2）电机的冷却方式采用循环水冷却，由于兰州高原地区相对较为干燥，所以无需对电机进行冷却。电机后轴承部位有一强迫风机对电机进行冷却，防止轴承过热损坏电机。

（3）电机转子具有一圆柱形轴伸，采用联轴器传动。根据该电机的要求，315 kW电机还有定子绕组测温元件及测温仪表，电机运行时能监测定子绕组温度、前后轴承温度以及机泵润滑油温度，电机轴承采用滚动轴承。电机上的6个测温元件都进入联锁系统 （设备部分的电机采用各自的SIS联锁报警系统，各自互不干扰），当其中一个测温元件超温时，DCS将会鸣叫报警并使电机联锁停车。

2 变频电机轴承温度高联锁停车的原因

电机轴承发热看起来很简单，但原因却不少，要确定某一电机轴承发热系何种原因所致，有时也够麻烦的。根据笔者在检修电机工作中所积累的经验，对该电机的故障原因作如下分析。

（1）电机解体检查。电机解体后，对电机内部的散热环流通道进行检查，查看是否有堵塞现象，结果发现一切正常，证明不是散热环流通道堵塞所引起的。

（2）电机空载运行检测。检查是否有电机自身的原因，也就是是否有轴承损坏或线圈接地现象。电机与机泵脱除后，我们对电机进行空载运行并采用频谱检测仪测试，结果一切正常。

（3）对电机进行峰值检测。从2010年9月初开始，我们对变频电机进行了为期6个月的监测，利用CSI2130的PeakVue（峰值检测）技术，发现电机前后轴承逐渐出现劣化趋势 （见图1、图2），但是在普通的速度趋势中，通频值没有显著的变化（见图 3、 图 4）。

图1 电机外侧轴承PeakVue波形峰值变化趋势

图2 电机内侧轴承PeakVue波形峰值变化趋势

图3 电机外侧轴承速度通频值变化趋势

图4 电机内侧轴承速度通频值变化趋势

对2011年1月19日采集的PeakVue 频谱进行分析，如图5和图6所示。图中明显存在轴承的外圈故障频率及其谐波，虚线P代表了轴承外圈故障频率BPFO。我们还将6个月内的PeakVue频谱图进行了对比，如图7和图8所示。

图5 电机外侧轴承PeakVue频谱

（4）问题分析。通过对该电机两侧轴承整个故障产生过程的监测，采用趋势跟踪和频谱分析，判断电机内外侧轴承均出现了外圈故障，且电机外侧轴承故障严重程度大于内侧轴承，这可能是外圈出现了金属剥落。造成外圈金属剥落的原因实质上是轴电流过大。轴电流过大造成的轴承内外圈烧伤如图9、图10所示。

图6 电机内侧轴承PeakVue频谱

图7 电机外侧轴承PeakVue频谱对比图

图8 电机内侧轴承PeakVue频谱对比图

图9 轴电流在轴承外圈产生的烧伤条纹

图10 轴电流在轴承内圈产生的烧伤条纹

3 检测结果

将变频电机解体后发现，前轴承有 “搓板”状痕迹。测得前后大盖尺寸，与设计尺寸一致，轴与轴承无跑套现象。于是，更换原型号轴承组装试车。空试时电机电流78 A，前轴承温度47.8℃，后轴承温度56.4℃，机身54.6℃，运行正常。电机带负荷运行后，电流为480 A，运行2 h后，前轴承温度开始缓慢上升至86℃，并持续升温。停机后再次将电机解体时发现，电机前大盖与轴承上有外跑套痕迹，大盖尺寸比设计尺寸大0.01～ 0.02 mm。最后采取了如下措施：对轴承和大盖进行了相应的处理，即将前轴承换为NU系列的长轴承（NU长轴承一般适应于重载高负荷电机），换上了新的大盖，同时在电机底角加装了绝缘垫。再次将电机组装试车，结果正常运行，无发热现象。

从检修到电机运行，我们对该变频电机继续进行跟踪监测，如图1、图2所示，2011年2月份的PeakVue数值已经回落到正常值范围。图3、图4显示，检修前后速度通频值没有较大变化。图7、图8显示，在检修后2月12日的测量数据中已经不存在轴承的故障频率。

4 结论

（1）为了使电机能长期平稳地运行，应使电机工作在95%负荷下，变频电机电流在510 A以下，这样电机负荷有明显下降，电机才能平稳运行。

（2）更换轴承为NU系列的轴承，增大油隙，加强抗负荷能力。

（3）涂抹密封胶，加装绝缘垫，以增强电机的绝缘性。减少电机启动次数，降低变频器产生的高频谐波，从而减小或消除轴电流。

Failure Analysis and Treatment of Variable Frequency Motor for Methyl Ethyl Ketone Plant

He Fenbiao

The shutdown was caused by front axle’s high temperature of the variable frequency motor for methyl ethyl ketone plant.Using the PeakVue technology,this paper analyzed the running condition of the variable frequency motor and put forward the trouble shooting measures.

Variable frequency motor； Shaft current； Bearing failure； Temperature； PeakVue technique

TM 34

*何奋彪，男，1981年10月生，助理工程师。兰州市，730060。

2011-07-12）