高压三相异步电动机在11.6万吨/年硝酸装置中的应用

纪艳　刘芳芳　樊安亮

摘 要：高压异步电动机现在被广泛应用在工厂生产之中，介绍了高压电机在11.6万吨/年硝酸装置循环水场中的应用，并对日常运行中出现的一些主要故障的归类、分析并总结，着重从这些故障发生的原因及如何采取有效地方式来排除故障并控制故障的再次发生，保证高压电机的安稳运行。

关键词：高压电动机； 故障分析； 电流； 电压； 绕组； 绝缘

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.037

1 引言

高压三相异步电动机是指工频50HZ，额定电压在1000V以上的电动机，被广泛应用在国民经济各领域，因此通过日常运行数据分析和故障处理来保证电机的安全高效运行具有极其重要的意义。

2 三台高压电机的运行环境

中国石油辽阳石化分公司11.6万吨/年硝酸装置循环水系统选用3台高压电动机，采用两用一备的运行方式，电机型号YKK450-4-6，功率450kW，额定电压6000V，额定电流55A，防护等级为IP44，绝缘等级F级。设计的固定保有水量2000 m3，最大循环水量6000 m3/h和污水处理量8 m3/h的系统组成的装置，装置循环冷却水系统设计循环能力为4500 m3/h。

3 电机运行过程中存在的问题及解决方案

自2004年11月循环水系统投运以来三台高压电动机曾经多次出现故障，如表1。主要原因为电机绝缘损坏、槽楔损坏、绕组烧毁（或过热）。

3.1 电机绝缘损坏的原因分析及解决方案

电机故障之中，第1-5次故障是由于电机绝缘老化，及引出线烧损。原因有安装环境因素、长时间过载运行、大电流冲击。

3.1.1 安装环境因素

该电机在半地下的循环水泵房内安装，环境潮湿、伴有腐蚀性气体，所输送的循环水中含有腐蚀性物质，导致绕组受潮绕组使绝缘电阻下降。

解决方案：做好环境通风处理，保持空气新鲜，地面干燥；消除工艺和机械设备的跑冒滴漏；在检修时注意做好电机的密封处理[1]。

3.1.2 长时间过载运行

该高压电动机长期过负荷运行，尤其是在高温天气时绕组温度保持在130℃～160℃（如图1），运行电流达经常到了61A，超负荷10%运行，按规定：F级电机最高允许温升105℃，最佳工作状态为85%负荷，严禁超过额定电流运行，该电机长期过负荷运行，电机温升过高，对电机线圈及引出线绝缘损坏，导致电机整体绝缘下降。

解决方案：降低电机的运行负荷；改变运行方式从而来降低单台电机所承载的负荷量；更换新的大容量的电动机[2]。

3.1.3 大电流冲击

电机启动电流过大，给绕组造成很大冲击；该公司提供6kV电压的供电系统近年来波动时有发生，电机在系统电压波动时受到大电流冲击使电机绝缘受损甚至烧毁绕组。

解决方案：避免频繁启动，必要时对电机转子做动平衡试验；保持供电系统稳定性[2]。

3.2 电机槽楔损坏故障的原因分析及解决方案

第6-7次故障是由于定子绕组槽楔损坏。原因有电机运行温度高、轴承装配不当、轴承腔内混入杂质。

（1）注油不及时。电机运行温度高，油脂消耗快，按传统周期注油，无法补充油脂消耗，补加油脂不及时造成缺油使电机定子绕组槽楔损坏及脱落。解决方案：通风、空调制冷等方式来降低电机运行环境的温度；冷却装置无积垢，风叶完好；及时注油；必要时电机使用前进行解体检查，更新油脂[3]。

（2）轴承装配不当。轴承安装不规范，出现跑圈现象，引起轴承运行温升急剧上升导致电机槽楔损坏。解决方案：组装电机时保证定、转子铁心对中，不得错位[3]。

（3）轴承腔内混入杂质。检修安装时轴承腔内处理不净或所油脂中混入杂质，使轴承滚道受损引起温升过高。解决方案：安装轴承前认真清洗，轴承腔内无杂质；填加油脂时保证油脂洁净；禁止润滑油脂混用[3]。

3.3 电机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因

第8次故障是由于配电系统突然失电，电机配出柜设计缺陷未及时甩负荷导致。原因有配电系统电机保护功能故障、电压不稳。

（1）配电系统电机保护功能故障。该装置电机配电柜设计采用机械式配电保护系统，系统机构复杂，故障点多，保护动作不灵敏。解决方案：定期对电机配电柜保护单元检修和试验；对保护系统改造，将现用继电保护系统更换为综保系统[3]。

（2）电压不稳。供电电网波动，导致电压不稳，电压突然降低，电流瞬间升高，动力电缆在过高电流运行导致。可采取的解决方案：从6kV配电系统整体来改造，提高系统供电的稳定性[3]。

4 目前已采取的解决措施及取得的效果

4.1 加装温度监测系统

在现场加装记录测温系统，对电动机的绕组和轴承温度进行实时监测，通过温度记录来进行电动机运行状态的实时分析，判断和处理电动机可能出现的各故障，做到电机的预知性检修，防止电机故障的发生。

在2009年11月和12月通过温度指示突然升高，立即对温度异常电机下线检修，发现B台电机定子绕组的槽楔严重脱落和A台电机槽锲大面积损坏，及时处理，防止了电机损坏事故的发生。

4.2 改变运行方式

在夏季高温季节高压电机的转子和轴承温度达到了160度以上，甚至达到了180度高温，电流高达61A，超负荷10%运行时，为了降低单台电机上的负荷，如图1。

将电动机原两备一用的运行状态改为了三台电机同时运行，降低电机的运行负荷。采取措施后效果显著，电机的温度明显下降，如图2。电流很快降到了56A。

4.3 电机配电柜改造。

保证电机配电柜的完好，对装置配出的6KV配电系统进行整改：

（1）定期更换保护系统继电器，防止继电器性能老化导致保护动作不灵敏。（2）电流继电器因原设计选型不能满足现供电要求，进行重新选型并安装调试。（3）关键保护回路错用交流继电器导致小车无法及时甩掉负荷，由直流继电器替换，经试验，正常工作。

4.4 对循环水电机房安装多处安装通风窗，降低环境温度、保持室内干燥

5 结语

通过不断的总结经验教训，改进修理工艺，循环水场高压电机故障和隐患，经过上述方法有效分析处理，使故障得到了很好的控制，有效地避免了事故的发生，提高了设备的完好和运行周期，实现了电机在循环水系统的安全、平稳的运行，为企业创造良好的经济效益提供了可靠的保证。

参考文献：

[1]黄国纬.三相异步电动机的故障处理[M].水利电力出版社.

[2]杨万青，刘建忠.实用异步电动机设计＼安装与维修[M].机械工业出版社.

[3]赵家里等.电动机故障与维修[M]. 机械工业出版社.

[4]张庆达，高齐烈，杜瑞存.高压电动机故障与修理[M].上海科学出版社.

作者简介：纪艳（1982-），女，本科，助理工程师，研究方向：工程供配电。