摘要：针对我厂2×135MW机组锅炉内反馈串级调速电机的典型故障情况，通过观察及对不同运行工况的分析，从各个方面寻找产生异常、缺陷及事故的原因，并采取了相应的处理措施，可对今后的运行维护柜与检修工作提供借鉴。
关键词：电机 内反馈调速 典型故障 分析 原因 措施
我厂135MW机组#8、#9炉送引风机均使用内反馈调速电动机，当时投产时内反馈技术是一相对的新兴事物，属于半成熟产品，电动机与内反馈装置的配合或者说是相融性还处于成长阶段。经过近几年的生产实践，我们发现该类电动机运行时的主要问题存在于电动机本体，虽说内反馈装置大大小小的故障也较多，但对机组安全运行的危害性来说，电机本体故障则严重得多，轻则限制发电负荷、重则停机停炉，而内反馈装置故障大部分是影响厂用电量。
从近几年的运行情况来看，内反馈调速电机较大的故障或事故均发生在转子滑环及其引出线上，滑环表面发热严重、电刷冒火环火、滑环烧毁、转子引出线发热严重或烧断等等，直接影响电动机的正常运行，更会影响到发电机组的安全运行。
一、典型故障举例
例一：2006年7月3日19：35，锅炉巡检人员发现#8炉甲引电机滑环处电刷多处冒火，电气运行人员赶至电机现场，发现电机滑环处已形成环火，无法处理，立即按事故按钮紧急停运，停运后检查，内侧滑环刷架上大部分挂有玻璃丝带，电刷刷握烧坏，连接件部分烧熔，刷架绝缘件烧坏，滑环内侧有烧毁痕迹。20：05分、21：35分，#9炉甲引及#8炉乙引先后发生类似故障烧坏滑环，最后导致#5机停运、#6机限负荷。
例二：2009年5月26日16：50，锅炉监盘人员发现#8炉乙送电流晃动较大，最大幅度20～90A之间，立即至现场检查，用钳形电流表测的转子至内反馈装置B相电流到0，锅炉运行将#8炉乙送切至全速运行，但电机仍发出有节奏的“嗡嗡”声，后停运；17：50一次班打开转子引出线接线盒，发现B相线鼻头因固定机构松动烧熔烧断。
二、滑环故障
1、滑环发热因素
滑环的发热因素主要来自两方面，一是电刷发热因素，包括电阻发热、接触压降发热和摩擦发热；二是滑环自身因素：1）滑环氧化膜的形成、存在，使电刷接触电阻大大增加，使滑环温度升高；2）电刷中心线并非完全垂直于圆周切面，有一定的倾斜度，势必造成电刷的接触不良、卡簧压力不一致，使滑环局部温度升高；3）滑环及电刷的轴向冷却不通畅，吹吸碳粉的功能不强，长期运行造成冷却效果差，滑环与电刷之间摩擦温度升高。
2、滑环发热原因
（1）电刷使用过程中电阻值逐渐增大。电刷通过电流后发热，刷体膨胀，易卡在刷握内；部分刷握由于振动、刷握不垂直等原因，会在刷握一侧的上沿和另一侧下沿产生明显卡阻，使该电刷的接触电阻变大，致使其它电刷分配的电流增加，电阻发热增加。
（2）卡簧压力不均匀，接触不稳定。卡簧在使用过程中，过热会造成卡簧退火后逐渐失效，使压力减小，造成部分电刷电流减小，其余电刷电流偏大，电刷电流分布不均匀，使电流分布大的电刷电阻发热增加，而且压力过小时电刷容易产生火花使滑环过热，甚至烧蚀滑环使之出现麻点；压力过大时会使电刷与滑环的摩擦力增大，不仅加剧机械磨损，而且会使滑环因摩擦发热较多产生过热；另外卡簧的压力大小测量不准确，平时只能靠手感，很难保证卡簧压力的标准，进一步加剧了电刷的发热。
（3）新更换电刷的质量不合格，过硬或过软均会对滑环产生不良影响，而电刷的选型不当，会使电刷在运行中磨损异常；更换电刷过程中，新更换电刷本身接触面积过小，使接触电阻偏大。在更换滑环电刷时，新更换电刷接触面积未达到75％以上。
（4）由于滑环表面氧化膜的存在、电刷中心线与滑环圆周并非完全垂直、刷架周边有毛刺不光滑，滑环及电刷的轴向冷却风道不通畅等使滑环发热进一步加剧；空气湿度影响滑环碳素薄膜的形成，从而影响电刷的导电性能和滑环散热。
（5）电动机与其拖动机械安装不当，运行时造成电动机振动过大，转子轴向移动超差，导致电刷在滑环上的相对运行轨迹是不规则的圆，也会使滑环发热加剧。
3、处理措施
（1）对发热较严重的滑环，更换其全部电刷，测量每个卡簧的压力，保证每个电刷的压力均达到要求；测量每个刷握与电刷的尺寸，使电刷与刷握之间有0.1～0.2mm的间隙。以消除由于电刷压力不均和运行中电刷受热膨胀卡阻现象引起的滑环发热。
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（2）在电机大修或小修时，对刷架进行精密的调整，使每个刷握安装孔与滑环切面垂直，保持滑环轴线与刷架的轴线同心。同时用弹簧秤正确测量每个卡簧的压力，使各卡簧的压力偏差在规定范围内，以消除刷握与滑环表面不垂直，电刷压力不均产生的滑环发热。
（3）加强运行维护，特别是及时更换电刷和日常清扫吹灰。每次更换电刷的数目不宜过多，更换电刷时，尽量使更换产品与运行电刷生产批次相同，尤其是在滑环的同一相上；对更换的电刷进行打磨，必须使刷体与滑环的接触面积在75％以上，打磨时应采用较细的玻璃纱布，避免采用金刚砂布，以防止金刚砂粒嵌入电刷，在旋转时划伤滑环和电刷；运行中定期吹扫滑环和刷架的粉尘，充分利用电机停运或检修机会用酒精等对刷握和电刷间进行彻底清理，以保证电刷及滑环的冷却。
（4）及时维护、维修滑环，以消除滑环拉毛、麻点现象。在维护、维修滑环时，必须视滑环损蚀程度采取相应办法，如果滑环属于轻度损蚀，可先进行打磨，然后用合适的抛光砂布清除毛刺与麻点，最后用白布蘸少许机油对滑环表面精抛光；如果滑环的损伤程度较深，则应对滑环进行车磨，并且仍要对滑环表面进行相应抛光处理。
（5）改进维护处理措施。安排专人负责滑环电刷的检查维护工作，配备直流钳形电流表和测温表，经常测量滑环及每个电刷的温度，定期测量每个电刷的电流，对电刷的均流情况、电刷刷体及滑环温度进行跟踪控制，及时消除电流不平衡因素，保证电刷在平衡状态下工作；在夏季高温期间，应定期安排对滑环进行红外成像检查，以便及时发现异常发热部位及通风不良的缺陷，及时进行针对性的处理。
三、转子引出线故障
1、转子引出线电缆接头发热因素
转子引出线故障主要发生在电缆接头处，主要原因是电缆接头接触电阻过大，长期运行造成过热，烧坏绝缘，甚至烧熔电缆或接头。而影响接触电阻的因素主要有：1）接触压力，增加或减少接触压力可使接触电阻减少或增加；2）接触形式，分为硬连接与软连接，后者接触电阻比前者小；3）接触材料的电阻率、硬度、表面耐氧化性及电化学腐蚀性等均能影响接触电阻的大小。
2、转子引出线电缆接头发热原因
（1）制作工艺缺陷：电缆接头制作时压接机具压力不足或者连接金具空隙大，造成导体连接压力不够，影响接头的实际接触面积，增大了接触电阻；连接材料不同，其弹性模量和热膨胀系数有差别，运行中通电与断电的冷热循环会使接触点处产生较大的间隙而增大接触电阻；接头制作时受环境湿度影响，引起接头绝缘整体性下降。
（2）机械损伤：电缆接头安装时因外力受损，主要是拉力过大或弯曲过度甚至被外力扭动变形，造成绝缘及护层的损坏，或者导致绝缘内部生产气隙。
（3）绝缘老化变质：电缆接头绝缘受到电作用带来的热、化学及机械作用，从而使绝缘介质发生物理及化学变化，使介质的绝缘水平下降，其中高温是引起导体绝缘下降的主要原因，而过热又加速了导体的氧化，使接触电阻进一步增大，造成一种恶性循环。
（4）运行环境差：环境湿度、夏季高温影响，碳粉积垢、滑环振动引起接触松动等均能影响电缆接头的接触电阻。
3、处理措施
（1）选用压接压力足够、金具吻合好、压接效果能满足技术要求的压接机具；采用固定导杆连接时要保证材料一致或基本性能一致、能适应使用环境和条件；接头制作时或安装时环境湿度要保持低于规定值。
（2）为防止电缆接头因外力受损，可以对受力部位做穿管保护并加以固定，中间接头外部加以防护，接头两边加固定防护；在安装过程中，保证接头或电缆不被外力扭动变形，如果必须要做扭动处理的，应采取措施使表面平整。
（3）及时维护、维修电缆及其接头：电机检修期间，应对电缆接头进行详细检查，检查绝缘层有无破坏，接头有无松动、变形或气隙现象，并采取相应处理措施；测量电缆接头处的接触电阻，并与相同长度的导体进行比较；可将接头完全打开，清理粉尘积垢，用纱布打磨，清洁接触面上或接头处的氧化层，处理接头处的毛刺或麻点；用合格工具对电缆接头重新压接紧密。
（4）加强运行定期检查维护：定期吹扫电缆或接头积聚粉尘；对电动机或滑环振动采取相应措施，以减小振动对电缆接头的影响；定期巡视，用肉眼和红外测温仪，观察有无变色发热现象，夜间观察有无发红或放电现象；夏季高温期间，也应定期安排对各电缆接头或电缆进行红外成像检查，以便及时发现异常发热部位；采取降温措施，加强通风冷却。
本文主要是针对我厂内反馈调速电机滑环发热与转子引出线接头故障的原因作了一些分析并提出了一系列相应的应对处理措施，当然，内反馈电机运行中本体方面的故障部位或原因还有许多：动力电缆接头故障、轴承故障、冷却风扇故障等等，这里就不再一一累述了。总之，设备的正常运行与否需要我们运行与检修各司其职、紧密配合，才能保证设备、机组安全经济运行。
参考文献：
[1]魏泽国，可控硅串级调速的原理与应用[M]，北京：冶金工业出版社，1985.8
[2]屈维谦，电机调速P理论及变频与内馈调速的对比[J]，中国能源，2000.8
[3]孟瑜、刘文辉、张海涛，6KV/1250KW绕线式电机的新型串级调速装置，电力电子技术[J]，2004
[4]王树兵、万军，串级调速技术的发展及在发电厂的应用，2006年工业企业节电技术研讨会论文集
论文作者:余明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/25
标签：电刷论文; 电缆论文; 电阻论文; 卡簧论文; 压力论文; 电机论文; 故障论文; 《防护工程》2018年第27期论文;