李克寧

（勝利油田黃河鉆井四公司，山東 東營 257096）

節(jié)能發(fā)電機廣泛應(yīng)用于機械傳動的J、L系列和機電復(fù)合驅(qū)動的LDB系列鉆機上。勝利油田黃河鉆井四公司目前使用的節(jié)能發(fā)電機都是1FC6系列無刷三相同步發(fā)電機。

一、常見故障

節(jié)能發(fā)電機由主發(fā)電機、勵磁機和勵磁裝置三大部分組成，采用可控相復(fù)分流勵磁方式，由電抗器、電容器、整流變壓器、電流互感器和可控硅自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）構(gòu)成發(fā)電機勵磁裝置。驅(qū)動是由柴油機通過減速箱或并車傳動箱等機構(gòu)用離合器驅(qū)動或是離合器先驅(qū)動增速箱然后再帶發(fā)電機。由于其相關(guān)部件較多，使用不合理，造成現(xiàn)場使用中故障率較高。故障主要有以下幾方面：AVR板壞、定子繞組燒損、勵磁裝置元器件損壞或開路、勵磁機組件故障，其比率見表1。

二、主要原因

1．發(fā)電機振動大，且與轉(zhuǎn)速成正比

振動易造成電抗器、電容器、整流變壓器、電流互感器和可控硅自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR） 等元器件松動，并使線路松動、磨破以致磨斷，造成打火燒毀元件，有時甚至造成主回路線路故障。振動還會加速發(fā)電機軸承的損壞，嚴(yán)重時會造成發(fā)電機定子掃堂。振動原因如下。

（1）現(xiàn)場安裝時隨意性強，安裝不正規(guī)，精度不達標(biāo)。底座不平或變形，選用的墊片不合適等造成聯(lián)軸器歪斜。

（2）底座設(shè)計不合理或支撐強度不夠引起共振。有些鉆機在設(shè)計時沒有充分考慮節(jié)能發(fā)電機的安裝位置和底座支撐，有的用“飄臺”支撐，下面是空的，有的與傳動裝置分別在兩個底座上。

（3）增速箱設(shè)計的強度偏小，軸承和齒輪設(shè)計的額定負(fù)載過小，造成軸承易跑內(nèi)圓或外圓，齒輪易磨損使間隙過大。

2．使用環(huán)境惡劣，防護等級低，保護設(shè)施不完善

（1）節(jié)能發(fā)電機都是戶外露天使用，防護等級是IP23，沒有安裝防冷凝加熱器。井隊停工時間較長或環(huán)境比較潮濕時，發(fā)電機的繞組絕緣水平會降低，當(dāng)?shù)陀?.2MΩ，不經(jīng)過烘干直接加載使用造成定子繞組和勵磁繞組燒損。在新井開鉆初期和雨季最容易出現(xiàn)繞組燒毀的故障。

（2）由于節(jié)能發(fā)電機進線口不密封，也沒有防護罩，通風(fēng)口沒有過濾器，造成發(fā)電機內(nèi)腔易聚集灰塵，導(dǎo)致散熱不良。

（3）廠家配備的節(jié)能發(fā)電機控制柜過于簡單，保護功能少且不準(zhǔn)確，斷路器容量和發(fā)電機的功率不匹配，一般只配有一個過流繼電器和過壓繼電器保護，無法對發(fā)電機進行有效的過載保護，也沒有欠頻、超速等保護。

3.繞組溫度過高

（1）現(xiàn)在鉆井隊用電設(shè)備越來越多，功率越來越大，存在負(fù)載過大甚至長期過載運行現(xiàn)象，引起發(fā)電機嚴(yán)重發(fā)熱，繞組溫度過高，造成繞組絕緣降低、破壞，提高了定子繞組和勵磁機的故障率。發(fā)電機功率不足還會造成在突變載荷時，發(fā)電機的響應(yīng)跟不上，電壓和頻率波動大。

（2）傳動比設(shè)計不合理。在柴油機所帶負(fù)荷較大或為滿足泥漿泵使用工況時，節(jié)能發(fā)電機轉(zhuǎn)速會長期低于額定轉(zhuǎn)速，供電頻率經(jīng)常低于48Hz。

（3） 使用不正確。這包括兩個方面的內(nèi)容。一是鉆井隊負(fù)載一般都很不平衡，相電流最高與最低能差幾十安培，不平衡度經(jīng)常超過20%，這會嚴(yán)重限制發(fā)電機的出力。二是有些鉆井隊盲目為了節(jié)約油料，在起下鉆時用節(jié)能發(fā)電機。起下鉆時柴油機的轉(zhuǎn)速會急劇變化，造成發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和頻率也跟隨急劇變化，對發(fā)電機造成沖擊。

（4） 發(fā)電機出風(fēng)口護罩損壞，造成冷卻空氣不能自由進出，通風(fēng)量減少。

表1

三、預(yù)防及改進措施

（1） 節(jié)能發(fā)電機功率最好選用比井隊總用電功率高兩個等級，余量在200kW左右比較合適。節(jié)能發(fā)電機是作為一個主發(fā)電機長期使用，要以發(fā)電機的持久功率作為選定標(biāo)準(zhǔn)，并適應(yīng)井隊37kW以下電機直接啟動時的沖擊。

（2） 在設(shè)計柴油機與節(jié)能發(fā)電機之間機械傳動裝置的速比時，應(yīng)考慮柴油機在各種工況下工作時，節(jié)能發(fā)電機的輸出頻率應(yīng)穩(wěn)定在52~48Hz之間；優(yōu)先選用轉(zhuǎn)速1 000 r/min以下的低轉(zhuǎn)速發(fā)電機，這樣穩(wěn)定性較高。

（3） 保護設(shè)施配備齊全。應(yīng)當(dāng)配備或使用冷凝加熱器和定子繞組內(nèi)的PTC傳感器或電阻溫度計，前者可以在絕緣受潮時烘干繞組，防止加載時被擊穿，后者可對各種原因?qū)е碌睦@組過熱進行保護。這兩種保護設(shè)施的價格不高，但能夠?qū)Πl(fā)電機主體起到非常重要的作用，可以大大降低維修費用。另外，還可以加裝空氣過濾器，并配備一定的防風(fēng)沙措施。

（4） 安裝和使用中要注意發(fā)電機與原動機軸的準(zhǔn)確對中，加強底座強度；對于傳動機構(gòu)有問題的應(yīng)當(dāng)及時整改；每次完井檢查發(fā)電機頂部及內(nèi)部各種元器件的固定和發(fā)電機地腳螺絲的固定；定期清掃內(nèi)部灰塵，給軸承加注黃油；雨天和井隊起下鉆時不能使用節(jié)能發(fā)電機，長期停用后再使用前用兆歐表檢查繞組絕緣。使用中保持三相負(fù)載平衡；發(fā)現(xiàn)發(fā)電機溫度過高要查明原因，必要時換用備用沃爾沃發(fā)電機。

四、應(yīng)用效果

從2009年年初開始逐步實施上述預(yù)防和管理措施后，節(jié)能發(fā)電機的故障率逐漸降低，從往年的大修10臺次/年降低到7臺次/年。