矿用异步电动机修复工艺优化升级技术研究

李 丽

（大斗沟煤业公司，山西 大同 037003）

由于煤矿生产任务繁重，设备多是高负荷连续运转，所处环境又潮湿恶劣，严重影响电动机使用寿命。以大斗沟煤业为例，该矿井开发年代久远，电气设备陈旧，每年需要自行维修各类烧损电动机约240 台。更换电动机既影响了矿井正常生产，又形成了安全作业隐患，还造成了材料配件的浪费，提高了煤炭生产成本，增加了检修人员的劳动强度，需要在电动机维修工艺方面进行改进，提高电动机的性能和寿命。

1 电动机烧损原因分析

1.1 直接原因

通过对现场各类烧损的电动机故障原因进行分析，得出异步电动机烧损的直接原因有两个：一是煤矿电动机超负荷或强行运行使电动机过热，致使绝缘下降击穿；二是煤矿井下环境潮湿，又有有害化学腐蚀性气体，对电动机绝缘造成了侵蚀，致使绝缘下降击穿[1-3]。

1.2 根本原因

电动机烧损的根本原因是电动机绝缘材料的耐热等级及极限工作温度偏低，不能很好地满足现场工作环境的需要。当电动机绕组流过的电流超过长期允许电流时，产生的热量就会超过允许值，加速绝缘老化，使电动机寿命缩短或迅速损坏，从而造成电动机烧损。电动机内耐温最薄弱的地方就是绝缘材料，绝缘材料直接关系到电动机的使用年限，绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏[4]。因此，电动机的绝缘材料耐热性能对提高电动机的可靠性和寿命有着重要的作用。以往大斗沟煤业维修电动机按电动机原设计标准重新修复，原拆原绕的电动机对绝缘没有根本改善，致使维修后的电动机绝缘度依然不高。应从提高绝缘度入手，使电动机能够满足井下工作环境特点的需要，对绝缘材料的耐热等级及极限工作温度进行升级，增加绕组耐潮防腐蚀性，提高绝缘强度和机械强度，提升导热性和散热效果，延缓老化和延长电动机的使用寿命[5]。

2 绝缘工艺优化升级

2.1 优化思路

电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级。为了防止电流产生的热能把绝缘层烧坏，电动机绝缘等级的设定分A、E、B、F、H 级，详见表1。B 级和F 级耐热是矿用电动机最常见的绝缘等级，提升电动机绝缘等级就可以提高电动机的性能和延长使用寿命。因此要全面提升电动机维修工艺，从提高电动机所用绝缘材料的耐热等级入手进行优化，具体可通过提升电动机层间绝缘和相间绝缘、改进槽锲和漆包线套管等绝缘材料的耐热等级、升级耐热漆，从而提升电动机整体性能。

表1 电动机绝缘等级、极限温度及温升关系表 （单位：℃）

2.2 方案设计

（1）提升电动机层间绝缘，改变漆包线型号。以前使用型号QZ-2/130L 聚酯铜漆包线，B 级耐热等级，最高允许温度130 ℃，只能符合现有的电动机出厂标准水平，现改进为QZY-2/180 聚酯亚胺漆包线，H 级耐热等级，最高允许温度180 ℃，温度稳定性及绝缘性提高了2 个级别，电动机的耐热性、散热性及耐化学性也同步提升。

（2）提升电动机相间绝缘，改变绝缘材料。以前电动机内的绝缘材料用青壳纸，E 级耐热等级，最高允许温度120 ℃，改进为聚酯薄膜聚酯纤维纸复合箔，简称DMD，F 级耐热等级，最高允许温度155 ℃，以提高层间绝缘和相间绝缘。

（3）提升电动机槽锲耐热等级，槽锲改用耐温材料。以前电动机内定子铁心槽槽锲使用不耐温材料竹板，电动机温度升高后容易导致竹板碳化，形成绝缘下降或击穿，改进使用先进的耐高温材料环氧板，F 级耐热等级。环氧板由玻璃纤维布用环氧树脂黏合而成，加温加压制作，在高温下机械性能较好，且电气性能更稳定，适用于机械、电器及电子用高绝缘结构零部件，具有高的机械和介电性能，较好的耐热性和耐潮性。

（4）提升漆包线套管材料耐热等级。以前电动机漆包线套管使用聚氯乙烯玻璃漆管，A 级耐热等级，绝缘低不耐温，改进使用高压硅管，F 级耐热等级，采用无碱玻璃纤维编织管涂以聚氯乙烯树脂，经加热塑化而成的绝缘套管，机械强度好，具有优良的柔软性、弹性及良好的介电性能和耐化学性。

（5）提升电动机整体绝缘强度。通过好的浸漆绝缘处理可改善绕组散热条件，使电动机温升接近耐热等级，同时选择高级别的漆也可以提高电动机耐热的可靠性和延长使用寿命。以前下完绕组后使用较落后的1032 三聚氰胺醇酸绝缘漆进行浸漆绝缘处理，B 级耐热等级，浸漆时漆味刺激难忍，溶剂挥发对空气环境污染大，挂漆量不够，造成绝缘间隙浸不到，产生间隙、气泡，绝缘有薄弱处，给电动机烧损留下隐患。改进使用1042 亚胺环氧绝缘漆，F 级耐热等级，它具有优良的电气、机械和防潮性能，其应用工艺幅度宽，可以方便实现低温干燥。

3 现场应用效果

电动机的修复工艺优化升级后，经过一年的时间检验，矿井烧损的电动机数量大幅降低，全年仅新增烧损电动机53 台。与原来相比，电动机的故障率大幅下降，检修的质量显著提升，节约了大量的人工和材料费用，矿井有效生产时间增加了4 d。

（1）节约电动机维修费用计算

原有的工艺修理一台电动机平均花费材料费1470 元，电费115 元，用工为9 工/台；改进后工艺修理一台电动机平均花费材料费1860 元，电费43 元，用工6 工/台。因改用1042 绝缘漆后，漆浸烘干工艺用时较以往减少了60%，维修周期缩短，更环保节能。详见表2 和表3。

表2 漆浸烘干工艺对比

表3 节电效果对比表

按照每工300 元计算，工艺改进后矿井一年可节约电动机维修费用：工艺改进前维修费用=240×（1470+115+9×300）=102.84 万元；工艺改进后维 修 费 用=53×（1860+43+6×300）=19.625 9 万元；工艺改进后矿井一年可节约电动机维修费用=102.84-19.265 9=83.214 1 万元

（2）原煤生产增加利润计算

按照日产原煤8000 t，吨煤利润100 元，增加有效生产时间4 d 计算，原煤生产增加利润=8000×100×4=320 万元。

（3）综合效益计算

综合效益=节约电动机维修费用+原煤生产增加利润=83.214 1+320=403.214 1 万元。

4 结论

（1）改进和提高老旧电动机的绝缘水平是提高电动机维修质量的关键。通过提升电动机层间绝缘、相间绝缘，提高槽锲、漆包线套管、绝缘漆等材料的耐热等级，提高了电动机整体绝缘强度，从而使修复后的电动机整体性能得以提升。

（2）电动机修复工艺优化升级后，大斗沟煤业公司电动机维修量由240 台降低至53 台，维修费用大大降低，维修人员工作强度大幅下降。采用新的1042 绝缘漆漆浸烘干工艺后，电动机维修周期缩短，更环保节能，同时因电动机故障影响矿井有效生产时间减少4 d。

（3）电动机修复工艺优化升级后，大斗沟煤业公司通过技术革新，节支增收创效共计403.214 1万元，取得了较好的技术经济效益，可供同类型矿井参考借鉴。