托克托電廠空壓機電機運行研究實踐

摘 要： 內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司二、三期上海英格索蘭生產的空壓機電機自投運以來，頻繁發生電機驅動端軸承損壞及由此產生的轉子斷軸、電機定子掃堂造成繞組燒損事故，給托電的安全生產帶來極大的隱患，浪費了大量的人力、物力、財力，通過分析近幾年的電機出現的事故，提出該空壓機配置的電機存在一些設計上的缺陷，通過分析論證和技術改造有效的提高了空壓機電機運行的可靠性。

關鍵詞：電機端蓋 電機風扇 功率 油脂潤滑

Abstract： Inner Mongolia Datang International Tuoketuo Power Co.， Ltd. second， third Shanghai Ingersoll production air compressor motor since it has been put into operation， the frequent occurrence of motor drive end bearing damage and the resulting rotor broken shaft， a motor stator sweep church winding burning accident， bring great risks to support the safe production of electric waste a lot of manpower， material and financial resources， through the analysis of the accident of motor in recent years， put forward some design flaws of the configuration of the air compressor motor， through analysis and technological transformation effectively improves the reliability of motor operation of air compressor.

Key words： Motor end cover， motor fan， power， grease lubrication

中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）09-0284-02

引言

內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司（以下簡稱托電公司）二、三期上海英格索蘭生產的空壓機電機自投運以來，頻繁發生由于電機驅動端軸承損壞造成的轉子斷軸、電機定子掃堂、繞組絕緣損壞事故，給托電公司的安全生產帶來極大的隱患，浪費了大量的人力、物力、財力，通過近幾年的運行檢查發現，上海英格索蘭配置的IY355-4型電機存在一些設計上的缺陷，根據相關標準，調研取證對該型號電機進行了局部改造，起到了良好的作用，現總結歸納如下。

一、影響電機軸承損壞原因分析

由圖1中可以看出電機驅動端和非驅動端軸承外小蓋，在設計和加工時均留有注油返回槽，該設計造成電機在補油脂時，大部分油脂不能通過油道進入電機軸承內小蓋，油脂再從電機內小蓋返到軸承，經過軸承排出到電機外小蓋的正常循環。只有少部分油脂能夠進入內小蓋，再經過軸承返回到外小蓋進行給油脂循環。這種設計一方面造成油脂的浪費，另一方面造成無法正常補油脂，補油脂量少了達不到目的，補油量多了會造成軸承過渡發熱，影響安全運行。

由圖2中可以看出電機驅動端和非驅動端的端蓋上在設計和加工補油脂油道時，所加工的孔道在軸向方向上加工成通孔，這就造成了上面所說的補油脂時大多數的油脂不能參與正常的潤滑而浪費，同時也會造成軸承欠潤滑和軸承過熱。

電機驅動端和非驅動端端蓋上的排油油道設計和加工時孔徑過小，路徑太長。在正常進行補油脂時，由于油道過長、較細，只有當補油脂達到一定量且達到一定的壓力時才能排出到軸承端蓋外，勢必會造成軸承由于油脂過多而發生的過熱，甚至會造成軸承轉內套或軸承燒損事故的發生。

由圖3中可以看出該型空壓機配置的電機風扇裝設在電機的驅動端，在軸承內小蓋處由熱風形成的正壓會使軸承溫度升高，潤滑條件變差，影響軸承的使用壽命，電機風扇為離心式風扇，運行中在電機驅動端軸承內小蓋處會形成一個正壓區，通過電機尾端進入電機內部冷卻各部分，后從該處排出的熱風中夾雜的灰塵、腐蝕性氣體會通過內小蓋與轉軸的間隙（雙側間隙約0.55mm）進入到軸承中，導致潤滑條件惡劣，大大縮短軸承的使用壽命而造成軸承過早失效損壞。

另外風扇安裝在驅動端，風筒與端部線圈的距離在60mm左右，這樣大的間隙會造成軸向流動的冷卻空氣，大部分會從阻力較小的定子鐵芯背部空腔通過，而發熱及溫度最高的轉子表面及定子線圈流過的冷卻空氣會較少，冷卻達不到最佳效果。

電機兩側軸承均裝設了雙支Pt100的鉑熱電阻溫度測點，但在控制面板上未安裝軸承溫度監視巡檢儀，給運行和維護帶來極大的不便。一方面該型空壓機的設計，造成電機驅動端軸承溫度、聲音和振動均無法正常監測，尤其是在給油脂過程中無法對軸承溫度進行有效的監測是非常不安全的。

二、電機功率原因分析

壓機購買合同及技術協議中明確提出空壓機所需軸功率為275Kw，所配用電機功率為285Kw，而實際提供的電機功率250Kw，明顯存在小馬拉大車的情況，即使用托電實際廠用電壓6300V來核算電機實際功率，也僅為275Kw，不存在設計規范中提到服務系數，或者說服務系數是占用了電機的過載系數。而實際測定的電機運行電流已達到或接近額定電流（額定電流為29A，實際測定的運行電流為28A左右），換句話說，也就是電機處于滿載運行狀態，對于這樣的配置，勢必會造成電機運行時定子繞組及轉子溫度過高，轉子鐵芯會過熱（已發現個別電機的轉子鐵芯出現發藍現象）和定子繞組過熱（外殼溫度將近90度，換算到定子線圈溫度約為130度左右，已接近B級絕緣的極限運行溫度。注：該電機為F級絕緣，按B級考核），會縮短電機定子繞組的使用壽命。

三、綜合改造方案

電機驅動端和非驅動端軸承外小蓋，在設計和加工時均留有注油返回槽，將該注油返回槽進行封堵，與該處的密封面持平，阻斷給油脂時進入到軸承外小蓋的通道，以利于給油脂的正常進行。在電機兩端軸承外小蓋下部通過銑去一部分而形成自然的排油槽，以利于給油脂時的正常排油。驅動端軸承外小蓋的排油槽不需要進行封堵，非驅動端外小蓋的排油槽需進行防護，同時應考慮在給油脂時便于拆裝。

將電機冷卻風扇改裝到電機非驅動端，這樣改進一方面可以降低驅動端軸承的溫度，提高軸承的運行壽命（該軸承為滾柱軸承，潤滑條件較非驅動端的深溝球軸承差得多，而且載荷較大），另一方面風扇改裝到非驅動端后電機的熱端就變為非驅動端，而非驅動端軸承在維護、檢查、給油脂以至檢修過程中都較驅動端方便得多，在事故時對主機造成的損害也小得多。

風扇改裝到非驅動端后，風筒與端部線圈的間隙會大大減小，約為10mm左右（此距離要求最小不得低于3mm），在離心風扇的作用下，通過定子鐵芯背部空腔的冷卻空氣流量由于阻力增大會大大減少，而流過轉子表面及定子線圈的冷卻空氣會增加，提高了整體冷卻效果，可降低電機各部分的運行溫度。

電機兩側軸承均裝設了雙支Pt100的鉑熱電阻溫度測點，但在控制面板上未安裝軸承溫度監視巡檢儀，給運行和維護帶來極大的不便。一方面該型空壓機的設計，造成電機驅動端軸承溫度、聲音和振動均無法正常監測，尤其是在給油脂過程中無法對軸承溫度進行有效的監測是非常不安全的。所以建議在該型空壓機控制面板上安裝一個溫度巡檢儀，以便于軸承溫度的監測。

電機兩側的進排風口的百葉式防護網對于進風和風扇排風均有一定的阻礙，不利于電機的通風散熱，建議改為用鋼板網制作的防護網，以提高電機的通風散熱能力，降低電機的運行溫度。

簽于轉子風扇改到非驅動端后，冷卻電機后的熱風排出機外后會進入到隔音罩內，再次進入機組的冷卻循環，會被再次吸入電機進行冷卻循環，造成電機運行溫度升高或將前述的增強冷卻效果大打折扣，建議從風扇側的出風口處安裝排風風道，將電機排出的熱風排到隔音罩外，使其不再參與冷卻循環，這樣可提高電機的冷卻效果。

四、結論

針對二、三期上海英格索蘭生產的空壓機電機效果不理想問題，有針對性的研究問題所在，結合新技術進行綜合改造及可靠性治理后，二、三期上海英格索蘭生產的空壓機電機未出現電機驅動端軸承損壞及由此產生的斷軸、電機定子繞組燒損事故。

參考文獻

[1]JB/T 5271-2010 Y系列（IP23）三相異步電動機技術條件

[2]JB/T 5231-2005 熱量法測定電機的損耗和功率

[3]JB/T 18613-2006 中小型三相異步電動機能效等級

[4]JB/T 21205-2007 旋轉電機整修規范

[5]JB/T 7593-1994 Y系列高壓三相電動機技術條件

[6]JB/T 5089-2003 交流電風扇電動機通用技術條件

[7]JB/T 1993-1993 旋轉電機冷卻方法

作者簡介：賽虎（1986.1.16-）男，助理工程師，長期從事發電廠電動機檢修與維護的管理及技術監督工作。