YKK355-6 6KV 250KW电机转子笼条改造实例

王晨杰

摘 要：简要分析了YKK系列高压三相异步电机改造的必要性和可行性，基于電机运行稳定性的角度，阐述了该电机由原铸铝笼条转子改为鼠笼式铜排转子的原理，并以长兴岛第二发电厂吸风机YKK355-6 250kW 6KV吸风机电机转子改造为例，详细分析了该电机转子笼条改造方案，并介绍了改造后的电机在实际运行中取得的效果。该方案对于实现发电厂该系列吸风机电机的稳定运行有着重要的借鉴意义。

关键词：吸风机;转子;笼条改造;稳定

在长兴岛第二发电厂（以下简称长二厂），吸风机也叫引风机，主要作用是从锅炉中吸出燃烧的热空气，在锅炉炉膛中造出负压，热空气经过各种加热器后，最终经过除尘和脱硫、脱硝后通过烟囱排向大气。作为吸风机的原动机，是否能稳定运行将直接影响到整个锅炉乃至整台机组的运行情况。

1 电机概况

1.1电机型号参数

1.2电机在运行中存在的问题

该电机在现场运行的工况较为恶劣，且无接入DCS系统，在电厂主控室没法实时监控电机各项数据（振动、温度），只能通过在日常巡检时现场测量该电机的绕组、轴承温度。在实际使用过程中该电机定子绕组所到达过得最高温度为140℃，温升为110K。虽未超过F极绝缘的极限温度155℃，但已超过了绕组的温升限值100K。长期在此工况下运行，必会大大降低电机的使用寿命，在没有条件进行实时监控的情况下，大大提高了电机突发故障的可能性。

1.3电机温升高原因分析

一般电机在运行的过程中会造成温升过高的主要原因有以下几方面：

• 系统电压超过电动机额定电压10%，或低于电动机额定电压5%以上时，电动机在额定负载下容易发热，温升增高。

出于对机组运行的安全性考虑，通过调停。对以上可能导致电机温升高的原因进行逐一分析检查。排除了电机内外风叶是否装反、通风道是否堵塞 ;吸风机的运行负荷是否过大、被带负载是否存在机械故障;供电电源是否不平衡或超过、低于电机额定使用电压等一系列原因。后解体电机、抽出电转子进行各零部件检查和绕组绝缘、交直流耐压试验，排除了相间短路或接地问题，并发现该电机的转子为铸铝式，见（图1）。且铸铝质量较差，转子铁芯较为粗糙，铁芯表面有明显的过热痕迹，铁芯内的铸铝笼条有断裂的可能。通过转子断条检查器进一步检查发现确实存在笼条断裂见（图2）。为此基本可以确定，该电机存在温度过高的主要原因在于转子铸铝质量存在问题且有部分笼条发生断裂造成的。

1.4铸铝转子的优点

铸铝转子是将开槽铁芯作为一个嵌件放置铸铝模中，并注入铝纯度不小于99.5%熔化铝液，用冷式压铸机铸成由笼条、短路环组成的整体铝笼。主要优点有以下几点：

• 铸铝转子的铁芯槽形不受笼条形状的限制，可任意选择有利的槽形，提高电机的起动及运行性能;

1.5铸铝转子的缺点

铸铝转子好比一个隐秘工程，其质量控制主要靠工艺参数保证，从某程度上说，铸铝转子的性能比拼焦点就集中在转子的铸铝的质量上。主要缺点有以下几点：

1.6 转子断条的原因分析

1.7 转子断条对电机性能的影响及改进措施

转子一旦有断条情况发生，那么转子的电阻将会增大，导致起动转矩会变小;转子电阻变大，另外还会使转子的损耗增大，效率降低，导致电机转差率变大、温升变高。

由于铸铝转子自身特性和制造工艺等原因，可能会产生其在实际铸造的过程中，因为设备、人员、材料、所选用工艺等问题，会有在本文上述提到影响产品质量的因素存在。考虑到生产的过程中这类因素不一定能完全避免。出于对消除由于铸铝转子本身特质原因造成电机运行过程中可能会存在隐患考虑，为了提高运行时的稳定性和可靠性，最终决定在保证电机性能基本不变的情况下，将铸铝式转子改造为鼠笼铜排转子。

1.8 鼠笼式铜排转子的优缺点

2 转子改造方案

2.1 改造前原电机部分参数

通过测绘并进行电磁计算，电机各项性能如下：

2.2.1铜排转子各部分主要参数

①此次改造所選用转子硅钢片采用50WW600;②铁芯长530㎜，无径向通风道，两端各放置12㎜厚度压板;③轴向通风孔数量12，直径Φ28（原电机轴向通风孔数量17，直径22）;④转子槽数68槽，槽形为6.2*35.2㎜;⑤铜排尺寸为6*35㎜。硅钢冲片见图3：

2.2.2传统鼠笼式铜转子存在问题

按照传统工艺单纯由铸铝转子改成笼式铜转子，电机如频繁起动，由于集肤效应的存在，笼条的上部或边角部温度最高，强度也最低，同时笼条又要传递输出转矩，所以在端部笼条上部边角处最易产生裂纹，进而造成笼条容易断裂。一般来说，矽钢片的叠压需要 200T-300T/m2压力。叠压完成后，矽钢片间压力也有 80T-100T/m2压力，从该电机结构可以看出，转子笼条槽低以下的压板一般为≥10mm 钢板，能承受叠压的压力。但转子槽间的压板一般为 1—2mm 左右的钢板，显然不能承受这样的压力。因此极易造成转子铁芯向轴向两端扩张，也就是两端矽钢片上部较易松动。随着电机的高速旋转，这些松动的矽钢片及压板 1—2mm 会断裂甩出。

2.2.3用新工艺改造的方案

2.2.4改造前后关键性能参数比较分析

3 电机改造后的实际使用情况

通过电机笼条改造，由原先的铸铝转子改为鼠笼铜排转子之后，在电厂实际运行过程中，各项性能指标（振动、噪声、电流）均能达到国家标准，绕组温升始终保持在正常范围内，且电机的输出功率也能满足吸风机的负荷要求，得到了甲方的认可。该电厂还有此型号的电机二台，通过此次改造也为之后剩下电机的改造积累了宝贵经验。

参考文献：

[1]胡虔生.电机学[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]刘景峰.电机检修[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.