大型繞線電機傾斜安裝方法的改進

(山東華力電機集團股份有限公司，山東榮成 264300)

0 引言

YRKK710-6 10kV繞線電機的軸承采用端蓋式滑動軸承，采用滑動軸承的電機必須水平放置，而現場的工作條件是電機安裝面與水平成10°角。為保證電機在現有的工作條件下安全運行，借鑒立式電機的角接觸球軸承背對背安裝的結構形式，將轉子軸向固定，角接觸球軸承承受轉子重力，同時改進滑動軸承的密封方式，防止潤滑油泄露。采取的方案是：電機的軸伸端和非軸伸端仍采用滑動軸承不變，在電機滑環罩連接法蘭處加兩套背對背安裝的角接觸球軸承，用于承受一定的軸向力和徑向力。

1 技術指標

型號YRKK710-6;功率2 000kW；額定電壓10kV;效率94.2%；功率因數0.81；最大轉矩倍數1.8；定子溫升≤80K;工作制S1;絕緣等級F級(溫升按B級考核)；防護等級IP54; 冷卻方式IC616；安裝方式IMB3，軸承為復合潤滑滑動軸承，電機安裝基準面與水平面成10°角。

2 結構特點

大中型電機由于轉子重量大，軸承多采用端蓋式滑動軸承。端蓋式滑動軸承通過凸緣安裝在電機分半端蓋上，采用定位銷定位。端蓋式滑動軸承由軸承座、軸承蓋、分半軸瓦、迷宮密封和在軸上自由旋轉的潤滑油環組成。滑動軸承與滾動軸承相比，具有無摩擦、溫升低、振動小的優點。端蓋式滑動軸承的潤滑方式為稀油潤滑，電機運行時，復合潤滑供油系統供油壓力為0.01～0.06MPa,流量4～10L,潤滑油進油溫度保證在30℃～40℃。供油系統向滑動軸承內供油，油環旋轉使軸與滑動軸承的軸瓦間隙內形成油膜，油膜產生一定的壓力，使軸懸浮在滑動軸承的軸瓦中間，軸與軸瓦沒有接觸點，因而就沒有摩擦，電機運行平穩，滑動軸承溫升低，工作時間長。采用滑動軸承的電機工作時必須水平放置，與水平面不能有傾斜角，否則轉子在電機徑向力作用下發生傾斜，造成軸瓦與軸接觸摩擦，滑動軸承溫升急劇升高，將軸瓦毀壞，電機無法運行；同時電機傾斜很容易造成滑動軸承漏油、滲油的質量事故。這種安裝要求限制了滑動軸承的使用，而大型電機工作基準面與水平面往往成一定的傾斜角度，在這種使用條件下，多采用滾動軸承代替滑動軸承。由于轉子自身重量大，滾動軸承承受著很大的軸向力和徑向力，摩擦力增大，電機運行時很容易燒毀軸承。YRKK710-6 10kV繞線電機現工作條件是電機安裝面與水平面成10°角，滑動軸承在使用過程中出現漏油，用戶要求對電機改造，保證電機在現有的工作條件下安全運行。

3 電機整體結構

電動機機座為鋼板焊接方箱式結構，機座內部空間大，為增加電機的整體剛度，提高其固有頻率，降低電磁噪聲，在機座內即鐵心中間位置增加一道環筋板。定子沖片為整圓沖片，定子鐵心采用外壓裝的方式壓入機座。定子的接線為1路Y接,定子出線在軸伸端，出線電纜通過定子筋與機座環筋板的空隙引入主電源接線盒。轉子繞組為雙層波繞組，接法為Y接，轉子線圈為插入式硬繞組線圈。滑環裝置熱套在電機軸上，為了避免滑環碳刷與滑環圈摩擦產生的碳灰影響電機性能，通常將滑環罩和滑環裝置安裝在電機的非軸伸端。轉子不帶內風扇，電機內軸伸端和非軸伸端各安裝一個玻璃鋼擋風板，擋風板固定在定子筋上。冷卻器自帶內循環、外循環風機，通風方式為徑向通風。這種結構保證電機C尺寸與Y系列、YKK系列相同，均為530mm，電機制造方便，結構緊湊，節約成本。電機裝配見圖1。

圖1 電機裝配圖

滑環裝配的防護等級為IP23，電機非軸伸端的端蓋與滑環罩通過法蘭連接，法蘭端面均勻分布三個圓鋼，滑環刷架固定在法蘭上，法蘭與軸之間安裝蓋板，蓋板與軸間隙10mm。電機非軸伸端結構見圖2。

圖2 非軸伸端結構

4 改進措施

電機軸伸端和非軸伸端仍采用滑動軸承，在滑環罩與法蘭連接處背靠背安裝一對角接觸軸承，同時對滑動軸承的密封方式進行改進。利用繞線式電機滑環罩通過連接法蘭與電機非軸伸端的端蓋連接的結構特點，取消蓋板，在滑環罩與法蘭連接的端板上安裝軸承套，背對背安裝一對角接觸球軸承，電機主軸承仍采用端蓋式滑動軸承。滑動軸承軸臺與角接觸球軸承之間熱套擋圈，擋圈與軸為過盈配合，用于固定角接觸球軸承的軸承內套。在角接觸球軸承后面用擋圈、止動墊圈、止動螺母軸向固定角接觸球軸承，角接觸球軸承的軸承外套用軸承內蓋和軸承外蓋固定。軸承內、外蓋材料均采用Q235A鋼板，以增加強度，軸承內蓋、軸承外蓋安裝骨架密封圈用于軸承潤滑脂的密封。由于角接觸球軸承能承受軸向力和一定的徑向力，電機傾斜產生的徑向力由角接觸球軸承承受，滑動軸承不承受徑向力，軸向方向由角接觸球軸承固定，滑動軸承可正常運行。滑環罩背對背安裝角接觸球軸承結構見圖3所示。

圖3 滑環罩增加一對接觸球軸承結構

電機運行時，冷卻氣流循環使電機內部形成負壓，滑動軸承內部的潤滑油很容易透過軸承內部的油密裝置，滲漏到電機內部，造成定子線圈絕緣層的破壞。在滑動軸承內蓋加工兩道深度為13mm的環形凹槽，在軸承內蓋外部安裝迷宮環，迷宮環齒嵌入到槽內，與凹槽徑向間隙1mm，形成一系列截流間隙與膨脹空腔。迷宮環與軸承蓋材質相同，與軸過盈配合。電動機運轉時，迷宮環與軸同步旋轉，迷宮環齒在軸承內蓋凹槽內旋轉，在內蓋與軸配合面處形成旋轉密封氣流，外部的有害物質及軸承內的潤滑油在通過曲折迷宮的間隙時，產生節流效應，從而達到防滲透、防泄漏的目的。由于是空氣密封，沒有固體零件的相擦，沒有密封件間的摩擦生熱，也不會由于密封件間的摩擦而使密封失效，所以防護可靠。改進后的滑動軸承結構見圖4。改動后的非軸伸端結構見圖5。

圖4 滑動軸承內增加迷宮環

圖5 改動后非軸伸端結構

6 結語

這種新型軸承安裝方式，很好地解決了大型電機工作基準面不水平的難題，擴大了滑動軸承的使用范圍，滑動軸承漏油故障明顯減少。經改進后，電機運行正常，滿足了用戶要求。

[1] 哈爾濱大電機研究所編譯，大型電機制造工藝第三冊，機械工藝出版社.

[2] GB/T 292 滾動軸承 角接觸球軸承 外形尺寸.

[3] GB/T 13957—2008《大型三相異步電動機基本系列技術條件》.