高壓電機(jī)氣隙調(diào)整新方法

(廣西華宏水泥股份有限公司，廣西　南寧　530200）

高壓電機(jī)氣隙調(diào)整新方法

梁文贊周建設(shè)農(nóng)海

(廣西華宏水泥股份有限公司，廣西南寧530200）

針對高壓電機(jī)傳統(tǒng)氣隙調(diào)整方法的不足，推出了新的高壓電機(jī)氣隙調(diào)整方法——加速度法，應(yīng)用效果很好。

氣隙調(diào)整；牛頓運(yùn)動第二定律；受力分析；應(yīng)用

公司1號生料磨主電機(jī)型號為YR1000—6/1180，1 000kW，6kV，1993年生產(chǎn)。2012年7月，電機(jī)定子出現(xiàn)發(fā)熱焦味、掃膛，經(jīng)檢查軸瓦嚴(yán)重磨損、燒傷。經(jīng)修復(fù)，應(yīng)用塞尺法按技術(shù)要求調(diào)整氣隙時，出現(xiàn)靜態(tài)氣隙平衡而動態(tài)氣隙不平衡、電機(jī)定子振幅達(dá)0.4mm而無法運(yùn)行的問題。為此，根據(jù)力與加速度之間的關(guān)系和特點(diǎn)調(diào)整氣隙，最終解決了該問題。由此得出了一種新的高壓電機(jī)氣隙調(diào)整方法——加速度法。

一、高壓電機(jī)氣隙調(diào)整傳統(tǒng)方法——靜態(tài)塞尺法的不足

靜態(tài)塞尺法對電機(jī)調(diào)氣隙時，首先在電機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，用塞尺探測氣隙圓周的上下左右四點(diǎn)靜態(tài)氣隙值。對于大型凸極式同步電動機(jī)，為了仔細(xì)檢查氣隙均勻度，還要在定子上固定某一點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子測量每個轉(zhuǎn)子磁極中心點(diǎn)與定子固定點(diǎn)的氣隙值。測量氣隙時，要由鐵心兩端分別進(jìn)行。要求塞尺插在定子齒和轉(zhuǎn)子凸極的中心面上，否則測出的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。然后根據(jù)探測值進(jìn)行調(diào)整，把定子或轉(zhuǎn)子往氣隙值大的方向移動，一般要求由鐵心任一端測量的氣隙不均勻度應(yīng)為5%～10%，同時，由同一軸向鐵心兩端測出的氣隙值之差不應(yīng)超過氣隙平均值的5%。

一般情況下，按上述要求進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行后電機(jī)不會出現(xiàn)動態(tài)氣隙嚴(yán)重不均勻而產(chǎn)生較大的單邊磁拉力的情況，但是，當(dāng)電機(jī)存在下列現(xiàn)象之一時：（1）定子圓周各點(diǎn)的幅向剛度K相差較大，各點(diǎn)的變形量出現(xiàn)差異，差值甚至很大；（2）軸瓦磨損嚴(yán)重，軸瓦受力面形狀或位置嚴(yán)重偏離設(shè)計位置；（3）軸瓦配合間隙過大；（4）其他原因引起轉(zhuǎn)子動、靜中心位置相差很大；（5）定子內(nèi)局部磁導(dǎo)相差很大；（6）轉(zhuǎn)子內(nèi)局部磁導(dǎo)相差很大。按照上述方法進(jìn)行氣隙調(diào)整，運(yùn)行后電機(jī)在磁拉力作用下，定子內(nèi)腔氣隙由一個正圓變?yōu)闄E圓（圖1），或者定子內(nèi)腔、轉(zhuǎn)子外圓所形成的兩軌跡圓變?yōu)閮蓚€偏心圓（圖2）。

圖1

圖2

此時定子內(nèi)腔氣隙將發(fā)生變化，運(yùn)行動態(tài)氣隙不均勻，一旦運(yùn)行動態(tài)氣隙不均勻度超過氣隙平均值的5%～10%，定子、轉(zhuǎn)子之間將出現(xiàn)較大的單邊磁拉力。運(yùn)行動態(tài)氣隙不均勻度越大，單邊磁拉邊越大。在單邊磁拉力作用下，磁拉力大位置處的氣隙進(jìn)一步變小、磁拉力進(jìn)一步增大，使該位置的氣隙值更進(jìn)一步變小，如此循環(huán)，電機(jī)將產(chǎn)生嚴(yán)重振動及擦鐵等故障。顯然，出現(xiàn)此種情況時，塞尺法是無法解決的。因此，不得不尋求新的調(diào)整方法。可以應(yīng)用牛頓運(yùn)動第二定律，根據(jù)力與加速度關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，把運(yùn)行動態(tài)氣隙不均勻度控制在氣隙平均值的5%～10%以下。

二、定子外殼圓周表面任一質(zhì)點(diǎn)受力分析

為了簡化理論分析與計算，對電機(jī)定子作如下假設(shè)：（1）連接剛度同等性。即在電機(jī)運(yùn)行中電機(jī)定子各連接處的連接剛度保持不變；（2）受力與振動具有相同關(guān)聯(lián)性。即電機(jī)定子表面任一質(zhì)點(diǎn)受力與振動變化趨勢具有同一關(guān)聯(lián)性；（3）完全彈性。認(rèn)為定子各點(diǎn)只進(jìn)行彈性變形；對電機(jī)作如下假設(shè)：定子、轉(zhuǎn)子三相對稱；無軸電流。

通過圖3的受力分析，經(jīng)計算推導(dǎo)可知，電機(jī)的氣隙值隨定子表面加速度變化而變化。當(dāng)定子表面任一質(zhì)點(diǎn)A的加速度最小時，電機(jī)運(yùn)行動態(tài)氣隙處于平衡狀態(tài)，因此，可以測量定子表面任一質(zhì)點(diǎn)A的加速度值，記錄加速度值最小時定子轉(zhuǎn)子相應(yīng)位置和靜態(tài)氣隙值，此靜態(tài)氣隙值就是電機(jī)調(diào)整氣隙值。

圖3

具體調(diào)整方法：

第一步，把定子圓周分為上（Y1）、下（Y2）、左（X1）右（X2）四點(diǎn)，每點(diǎn)間隔90°，如圖4所示

第二步，調(diào)整電機(jī)靜態(tài)氣隙值，令δy1=δy2，δx1=δx2。

第三步，測量X1、X2兩點(diǎn)空載時在不同位置的加速度值，每個位置相隔0.05～0.10mm，并作記錄（表1）。

表1

從ax11v～ ax1n中找出最小者，記錄其對應(yīng)的靜態(tài)氣隙值，記作δx1a，從ax21～ ax2n中找出最小者，記錄其對應(yīng)的靜態(tài)氣隙值，記作δx2a。

第四步，調(diào)整電機(jī)靜態(tài)氣隙，使X1點(diǎn)靜態(tài)氣隙值為δx1a，X2點(diǎn)靜態(tài)氣隙值為δx2a。

第五步，保持上述兩者不變，測量Y1、Y2在空載不同位置時加速度值、靜態(tài)氣隙值，并作記錄（表2）。

從ay11～ ay1n中找出最小者，記錄其對應(yīng)的靜態(tài)氣隙值，記作δy1a,從ay21～ ay2n中找出最小者，記錄其對應(yīng)的靜態(tài)氣隙值，記作δy2a。

表2

第六步，調(diào)整電機(jī)Y方向靜態(tài)氣隙值，Y1點(diǎn)靜態(tài)氣隙值為δy1a，Y2點(diǎn)靜態(tài)氣隙值為δy2a。

δx1a、δx2a、δy1a、δy2a是左（X1）、右（X2）、上（Y1）、下（Y2）、四點(diǎn)靜態(tài)氣隙最終調(diào)整值，按照這一方法調(diào)整，電機(jī)運(yùn)行動態(tài)氣隙不均勻度不超過氣隙平均值的5%～10%，滿足電機(jī)運(yùn)行動態(tài)氣隙不均勻度要求。

三、應(yīng)用實(shí)例

1.例1：公司1號生料磨主電機(jī)YR1000—6/1180，2012年7月，應(yīng)用塞尺法按技術(shù)要求調(diào)整氣隙后，電機(jī)定子振幅達(dá)0.4mm而無法運(yùn)行，后應(yīng)用加速度法調(diào)整氣隙。

把定子圓周分為上（Y1）、下（Y2）、左（X1）、右（X2）四點(diǎn)，每點(diǎn)間隔90°，如圖4所示，調(diào)整電機(jī)靜態(tài)氣隙值，令δy1=δy2=1.5mm，δx1=δx2=1.5mm，測量X1、X2兩點(diǎn)空載時在不同位置的加速度值，每個位置相隔0.05～0.10mm，并作記錄（表3）。

圖4

由表3可知，6號位置加速度值ax1、加速度ax2最小，相應(yīng)位置的靜態(tài)氣隙值δx1=1.75mm，δx2=1.25mm，重新調(diào)整電機(jī)靜態(tài)氣隙值，δx1=1.75mm，δx2=1.25mm，保持兩者不變，測量Y1、Y2在空載不同位置時加速度值、靜態(tài)氣隙值，并作記錄（表4）。

由表4可知，1號位置加速度值ax1、ax2最小，相應(yīng)位置的靜態(tài)氣隙值δy1=1.5mm，δy2=1.5mm，重新調(diào)整電機(jī)靜態(tài)氣隙值，δy1=1.5mm，δy2=1.5mm。

表3 mm

表4 mm

最終調(diào)整電機(jī)靜態(tài)氣隙值為δx1=1.75mm，δx2=1.25mm，δy1=1.5mm，δy2=1.5mm，電機(jī)空載時定子振幅為0.054mm，滿載時定子振幅為0.091mm，電機(jī)能正常運(yùn)行至今。

2.例2：2012年12月初公司2號輔磨年度內(nèi)第5次檢修，電機(jī)空載運(yùn)行1h后Y1點(diǎn)加速度值由1.9m/s2上升到2.1m/s2，判斷是Y1點(diǎn)動態(tài)氣隙值發(fā)生變化，經(jīng)檢查Y1點(diǎn)靜態(tài)氣隙值比原值增加了15絲，Y2點(diǎn)、X1點(diǎn)、X2點(diǎn)靜態(tài)氣隙值均無變化，后用加速度法調(diào)整，Y1點(diǎn)加速度值由2.1m/s2下降到1.9m/s2，其它點(diǎn)加速度值不變，運(yùn)行1年至今定子振動值不上升。

[1]胡仰馨.理論力學(xué)[M].高等教育出版社出版.

[2]程守洙,江之永.普通物理學(xué)[M].高等教育出版社出版.

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