礦用異步電動機修復工藝優化升級技術研究

李 麗

（大斗溝煤業公司，山西 大同 037003）

由于煤礦生產任務繁重，設備多是高負荷連續運轉，所處環境又潮濕惡劣，嚴重影響電動機使用壽命。以大斗溝煤業為例，該礦井開發年代久遠，電氣設備陳舊，每年需要自行維修各類燒損電動機約240 臺。更換電動機既影響了礦井正常生產，又形成了安全作業隱患，還造成了材料配件的浪費，提高了煤炭生產成本，增加了檢修人員的勞動強度，需要在電動機維修工藝方面進行改進，提高電動機的性能和壽命。

1 電動機燒損原因分析

1.1 直接原因

通過對現場各類燒損的電動機故障原因進行分析，得出異步電動機燒損的直接原因有兩個：一是煤礦電動機超負荷或強行運行使電動機過熱，致使絕緣下降擊穿；二是煤礦井下環境潮濕，又有有害化學腐蝕性氣體，對電動機絕緣造成了侵蝕，致使絕緣下降擊穿[1-3]。

1.2 根本原因

電動機燒損的根本原因是電動機絕緣材料的耐熱等級及極限工作溫度偏低，不能很好地滿足現場工作環境的需要。當電動機繞組流過的電流超過長期允許電流時，產生的熱量就會超過允許值，加速絕緣老化，使電動機壽命縮短或迅速損壞，從而造成電動機燒損。電動機內耐溫最薄弱的地方就是絕緣材料，絕緣材料直接關系到電動機的使用年限，絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化并損壞[4]。因此，電動機的絕緣材料耐熱性能對提高電動機的可靠性和壽命有著重要的作用。以往大斗溝煤業維修電動機按電動機原設計標準重新修復，原拆原繞的電動機對絕緣沒有根本改善，致使維修后的電動機絕緣度依然不高。應從提高絕緣度入手，使電動機能夠滿足井下工作環境特點的需要，對絕緣材料的耐熱等級及極限工作溫度進行升級，增加繞組耐潮防腐蝕性，提高絕緣強度和機械強度，提升導熱性和散熱效果，延緩老化和延長電動機的使用壽命[5]。

2 絕緣工藝優化升級

2.1 優化思路

電動機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級。為了防止電流產生的熱能把絕緣層燒壞，電動機絕緣等級的設定分A、E、B、F、H 級，詳見表1。B 級和F 級耐熱是礦用電動機最常見的絕緣等級，提升電動機絕緣等級就可以提高電動機的性能和延長使用壽命。因此要全面提升電動機維修工藝，從提高電動機所用絕緣材料的耐熱等級入手進行優化，具體可通過提升電動機層間絕緣和相間絕緣、改進槽鍥和漆包線套管等絕緣材料的耐熱等級、升級耐熱漆，從而提升電動機整體性能。

表1 電動機絕緣等級、極限溫度及溫升關系表 （單位：℃）

2.2 方案設計

（1）提升電動機層間絕緣，改變漆包線型號。以前使用型號QZ-2/130L 聚酯銅漆包線，B 級耐熱等級，最高允許溫度130 ℃，只能符合現有的電動機出廠標準水平，現改進為QZY-2/180 聚酯亞胺漆包線，H 級耐熱等級，最高允許溫度180 ℃，溫度穩定性及絕緣性提高了2 個級別，電動機的耐熱性、散熱性及耐化學性也同步提升。

（2）提升電動機相間絕緣，改變絕緣材料。以前電動機內的絕緣材料用青殼紙，E 級耐熱等級，最高允許溫度120 ℃，改進為聚酯薄膜聚酯纖維紙復合箔，簡稱DMD，F 級耐熱等級，最高允許溫度155 ℃，以提高層間絕緣和相間絕緣。

（3）提升電動機槽鍥耐熱等級，槽鍥改用耐溫材料。以前電動機內定子鐵心槽槽鍥使用不耐溫材料竹板，電動機溫度升高后容易導致竹板碳化，形成絕緣下降或擊穿，改進使用先進的耐高溫材料環氧板，F 級耐熱等級。環氧板由玻璃纖維布用環氧樹脂黏合而成，加溫加壓制作，在高溫下機械性能較好，且電氣性能更穩定，適用于機械、電器及電子用高絕緣結構零部件，具有高的機械和介電性能，較好的耐熱性和耐潮性。

（4）提升漆包線套管材料耐熱等級。以前電動機漆包線套管使用聚氯乙烯玻璃漆管，A 級耐熱等級，絕緣低不耐溫，改進使用高壓硅管，F 級耐熱等級，采用無堿玻璃纖維編織管涂以聚氯乙烯樹脂，經加熱塑化而成的絕緣套管，機械強度好，具有優良的柔軟性、彈性及良好的介電性能和耐化學性。

（5）提升電動機整體絕緣強度。通過好的浸漆絕緣處理可改善繞組散熱條件，使電動機溫升接近耐熱等級，同時選擇高級別的漆也可以提高電動機耐熱的可靠性和延長使用壽命。以前下完繞組后使用較落后的1032 三聚氰胺醇酸絕緣漆進行浸漆絕緣處理，B 級耐熱等級，浸漆時漆味刺激難忍，溶劑揮發對空氣環境污染大，掛漆量不夠，造成絕緣間隙浸不到，產生間隙、氣泡，絕緣有薄弱處，給電動機燒損留下隱患。改進使用1042 亞胺環氧絕緣漆，F 級耐熱等級，它具有優良的電氣、機械和防潮性能，其應用工藝幅度寬，可以方便實現低溫干燥。

3 現場應用效果

電動機的修復工藝優化升級后，經過一年的時間檢驗，礦井燒損的電動機數量大幅降低，全年僅新增燒損電動機53 臺。與原來相比，電動機的故障率大幅下降，檢修的質量顯著提升，節約了大量的人工和材料費用，礦井有效生產時間增加了4 d。

（1）節約電動機維修費用計算

原有的工藝修理一臺電動機平均花費材料費1470 元，電費115 元，用工為9 工/臺；改進后工藝修理一臺電動機平均花費材料費1860 元，電費43 元，用工6 工/臺。因改用1042 絕緣漆后，漆浸烘干工藝用時較以往減少了60%，維修周期縮短，更環保節能。詳見表2 和表3。

表2 漆浸烘干工藝對比

表3 節電效果對比表

按照每工300 元計算，工藝改進后礦井一年可節約電動機維修費用：工藝改進前維修費用=240×（1470+115+9×300）=102.84 萬元；工藝改進后維 修 費 用=53×（1860+43+6×300）=19.625 9 萬元；工藝改進后礦井一年可節約電動機維修費用=102.84-19.265 9=83.214 1 萬元

（2）原煤生產增加利潤計算

按照日產原煤8000 t，噸煤利潤100 元，增加有效生產時間4 d 計算，原煤生產增加利潤=8000×100×4=320 萬元。

（3）綜合效益計算

綜合效益=節約電動機維修費用+原煤生產增加利潤=83.214 1+320=403.214 1 萬元。

4 結論

（1）改進和提高老舊電動機的絕緣水平是提高電動機維修質量的關鍵。通過提升電動機層間絕緣、相間絕緣，提高槽鍥、漆包線套管、絕緣漆等材料的耐熱等級，提高了電動機整體絕緣強度，從而使修復后的電動機整體性能得以提升。

（2）電動機修復工藝優化升級后，大斗溝煤業公司電動機維修量由240 臺降低至53 臺，維修費用大大降低，維修人員工作強度大幅下降。采用新的1042 絕緣漆漆浸烘干工藝后，電動機維修周期縮短，更環保節能，同時因電動機故障影響礦井有效生產時間減少4 d。

（3）電動機修復工藝優化升級后，大斗溝煤業公司通過技術革新，節支增收創效共計403.214 1萬元，取得了較好的技術經濟效益，可供同類型礦井參考借鑒。