恶劣工况环境下电机定子清洗技术研究

张 震，毛晓军，黄海军

（1.中车株洲电机有限公司，株洲 412001；2.中国电器科学研究院有限公司 工业产品环境适应性国家重点实验室，广州 510663）

恶劣工况环境下电机定子清洗技术研究

张 震1，毛晓军1，黄海军2

（1.中车株洲电机有限公司，株洲 412001；2.中国电器科学研究院有限公司 工业产品环境适应性国家重点实验室，广州 510663）

主要针对运行在恶劣工况条件下的电机定子清洗的方法进行探讨。通过采用恒温浸泡式清洗工艺对定子线圈的油污灰尘进行清洗，有效解决了定子线圈清洗的难题。

线圈；绝缘；浸泡验

概况

本文所涉及的电机主要应用于高速、重载列车上，由于电机在各种恶劣工况环境下运行多年后，定子线圈表面积累了大量灰尘污垢等难以清理，且电机定子线圈的绝缘效果也在逐步降低，这将影响电机整体性能状态。因此需要研究合适的清洗方式，有效清除定子线圈的灰尘污垢，保障定子线圈绝缘性能的稳定。

1 现状分析

由于电机在正常运行过程中，一般情况下采用强制通风冷却，而电机所处工作环境较为恶劣，在工作时空气中灰尘会随之卷入到电机中，此时定子线圈温度高，灰尘极易吸附至线圈上，通过长时间积累后，灰尘污垢会逐渐固化，附着在定子线圈表面。在工作时，线圈温度由内向外进行传递，由于表面大量灰尘形成的固化层会阻碍热量向外传递，电机通电过程中线圈产生的热量不易散出，会造成热量集中，线圈温度会随之上升，局部温度过高，持续高温下的线圈绝缘寿命将会有所下降，线圈老化将加剧[1]，从而影响电机使用寿命。

2 工艺研究

电机经过一段时间运行后，会定期对电机进行维护保养，而常规的维护是对定子线圈进行彻底吹扫，只能去除表层的灰尘[2]。长时间累积后采用普通的方法难以进行清理，通过前期热水喷淋、超声波清洗、热水浸泡等多种清洗方式进行对比验证后，根据清洗效果采用BJ-2019E清洗剂对定子进行热水浸泡处理，考虑到不破坏定子绝缘效果，需要对清洗剂进行绝缘影响分析验证。

2.1 清洗剂影响分析

BJ-2019E系弱碱型清洗剂，具有高效、低泡、防锈等性能。为了模拟定子清洗后的表面残留对浸渍漆的影响，在浸渍漆中添加一定量的清洗剂，然后通过浸渍漆的贮存稳定性和凝胶时间等试验来验证清洗剂对浸渍漆的影响。具体如下：

1）首先取样1g清洗剂置于500 ml的容器中，并置于烘箱内进行烘焙。然后将环氧酸酐浸渍漆进行预热，然后向容器内分别加入500 g的浸渍漆，并搅拌均匀。经过清洗并漂洗后，通过取样检测，浸渍漆表面清洗剂含量大概为0.1 %。

2）将漆饼分别浸泡于水和BJ-2019E清洗剂溶液中，待稳定一段时候后检测其击穿场强和介质损耗情况，结果如表1所示。

通过对比发现BJ-2019E清洗剂溶液对漆饼的电气性能影响与水相当，即BJ-2019E清洗剂溶液对电机定子漆膜的影响可忽略。

3）将漆饼分别储存在水和BJ-2019E清洗剂溶液中，进行稳定性试验检测，结果如表2所示。

对比BJ-2016E清洗剂溶液与水（基准试样）的凝胶时间贮存结果，前者粘度相比于水增大4 %，其变化较小，说明清洗剂不会对浸渍漆的凝胶时间产生不良影响。

通过上述实验检测与分析，从漆的关键电气性能和工艺参数两方面来看，BJ-2019E水基中性清洗剂经过既定的工艺使用过程，不会对环氧酸酐浸渍漆产生明显不良影响，可以用于电机的清洗作业。

表1 漆饼试验结果

表2 浸渍漆贮存稳定性试验结果

2.2 清洗工艺研究

在浸泡式清洗过程中，浸泡时间、温度控制和清洗方式对电机定子线圈的清洗效果影响较为关键。

2.2.1 浸泡时间的控制

1）含清洗剂浸泡

浸泡时间的长短对定子绝缘性能的影响较为明显，当浸泡时间较长时，高温热水会逐渐渗入到线圈内部，线圈中会积累一定的潮气，通过增加烘潮干燥工艺时间后也难以除去，将会造成定子线圈绝缘性能偏低。当浸泡时间较短时，清洗剂中表面活化剂与油渍的反应时间不足，定子线圈的清洗洁净效果往往不能满足要求。因此浸泡时间的控制尤为重要，通过前期定子线圈清洗的经验，结合当前定子的状态，通过采用多组不同定子浸泡时间后的对比验证，发现定子浸泡时间控制在30 min左右整体效果相对较好，绝缘性能能够达到预期要求。

2）不含清洗剂浸泡

本工艺包括初洗和漂洗的浸泡，初洗主要是初步去除电机定子外表层的部分油渍与灰尘，同时减少对后续清洗剂的使用量，降低成本；漂洗主要用来进一步清理定子表面及线圈上残留的清洗剂。基于清洗试验的效果和作业效率考虑，将初洗和漂洗的浸泡时间控制在10～15 min为宜。

2.2.2 风枪气压的控制

由于定子线圈表面有一层浸渍漆（绝缘漆）和一层表面漆，表面漆主要起到绝缘防护的作用，由于电机运行时间较久，表面漆附着力也逐渐减弱，清洗压力过大将会加快定子线圈表面漆的脱落，当失去外层表面漆的保护后，由于清洗时温度较高，潮气会进入到浸渍漆以及线圈中，从而影响定子的绝缘效果。

因此在清洗时需要尽量避免对浸渍漆和表面漆的破坏，要加强对定子线圈清洗时的压力控制。综合国内外对定子线圈清洗方法，同时进行对比分析，将清洗压力控制在3 MPa以内为宜。

2.2.3 温度控制

由于清洗剂中活性因子在60～75 ℃时作用最明显，在浸泡清洗过程中需要控制水温在此范围内，使清洗的效果达到最优。因此在浸泡时，工艺过程采用恒温加热设备来清洗槽的温度在此范围内，从而有效发挥清洗剂的效果。

2.3 工艺验证

选取6组样品电机定子进行验证，通过前期优化的电机定子清洗方法，将电机定子清洗主要分为初洗、含清洗剂浸泡和漂洗三个过程，采用恒温加热设备分别对初洗、浸泡和漂洗槽进行加热，然后再进行烘潮。具体如下：

1）初洗：当恒温加热设备的温度达到预定要求后，将定子吊运至初洗槽内进行浸泡（不添加清洗剂），并保持恒温，浸泡时间为10～15 min。初次浸泡后，用工具刷逐槽清理掉定子上容易清理掉的油渍与灰尘。

2）浸泡：待初次清洗完成后，向浸泡槽内注入适量BJ-2019E水基中性清洗剂。将定子放入至浸泡槽内，浸泡时间控制在30 min左右。在热水浸泡过程中，清洗剂中活化因子与电机定子线圈表面固化的灰尘污垢发生作用，逐渐将表层灰尘污垢溶解，同时向灰尘污垢内部进行渗透，减少灰尘污垢自身颗粒之间的结合力，以及与线圈外表层的吸附力。待浸泡完成后，采用高压风枪初步逐槽清理掉在定子线圈上的油渍与灰尘，然后再采用工具刷等进行辅助清理。

3）漂洗：将定子转至漂洗槽内，浸泡的时间为10～15 min，然后采用高压风枪吹扫定子表面及线圈，除掉定子表面及线圈上残留的清洗剂。

4）烘潮：由于电机定子通过三次热水浸泡后，部分潮气透过电机定子线圈表层进入到绝缘漆层，将直接影响到电机定子绝缘的好坏。为保障电机定子绝缘效果，需要对电机定子进行烘潮处理，将潮气从线圈中除去，保证电机定子彻底得到干燥，烘潮的时间与温度根据具体情况而定，考虑锈蚀情况，建议定子清洗后等待烘潮的时间不宜过长。

2.4 试验检测

通过上述清洗方式完成对电机定子的清洗及烘潮后，采用兆欧表分别对电机定子绕组进行绝缘电阻测量，然后对电机定子依次进行介质损耗检测。结果详见表3所示。

通过试验检测对比分析，6组样品电机定子通过清洗烘潮后其绝缘电阻值在200～300 MΩ之间，满足要求；同时样品电机定子在1 000 V电压下的介质损耗值tanδ均低于5 %，在合格范围内。通过此清洗方法电机定子绝缘性能能够满足使用要求，可以进行推广。清洗后的电机定子外观效果对比如图1、图2所示，定子表面质量完全满足二次浸漆的要求。

表3 定子绝缘试验检测结果

图1 清洗前电机定子

图2 清洗后电机定子

3 结语

1）通过对电机定子清洗剂的各项试验研究分析，结果显示此清洗剂对电机定子绝缘没有明显影响，同时具有低泡性，有利于现场实际操作，减少了对环境的影响。

2）采用恒温浸泡的方式，同时结合风枪水循环进行清洗，可以有效去除电机定子表面固化的灰尘污垢。

3）通过对烘潮完的电机定子进行绝缘试验检测，其结果表明电机定子的绝缘满足实际运用要求。

[1]任文娥.变频牵引电机线圈绝缘电老化规律的研究[J].西安交通大学学报, 2012,46(12)：74-77.

[2]杜培华.发电机绕组油污的清洗和防漏油措施[J].电力安全技术, 2007, 9(10)：40-41.

张震，男，1986年2月生，汉族，湖北黄冈人，硕士研究生，机械电子工程专业，工程师，现从事电机工艺技术研究工作

Cleaning Technology Research on the Motor Stator Running Under the Condition of Extreme Environment

ZHANG Zhen1, MAO Xiao-jun1, HUANG Hai-jun2
(1.CRRC Zhuzhou Electric Co., Ltd., Zhuzhou 412001; 2.State Key Laboratory of Environmental Adaptability for Industrial Products, China Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663)

This paper mainly researches the cleaning methods on the motor running under the condition of extreme environment. Cleaning oil and dust pollution on the stator coil by the constant temperature soaking, and the difficult problem of the stator coil cleaning is effectively solved.

coil; insulation; soak

TM307

A

1004-7204（2017）02-0066-04