廖勇 李洪祥

摘?要： 本文對凸極式同步電機轉(zhuǎn)子阻尼條松動、斷裂的原因進行了分析研究。通過對該電機進行現(xiàn)場考察，結合使用單位的修復要求，制訂了周密的修復方案，最終對該電機實施了成功修復。

關鍵詞： 阻尼條;斷裂;修復

【中圖分類號】TG333.21?【文獻標識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）03-0117-02

1?前言

某鋼鐵廠粗軋電機采用某電機廠變頻調(diào)速凸極式同步電動機。電機自2008年上線運行以來，一直未進行過在線維護或者離線保養(yǎng)。2010年4月，點巡檢人員發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子阻尼條有在磁槽內(nèi)松動的跡象。為了不影響生產(chǎn)，該廠對松動的阻尼條進行了灌膠填充處理。運行了一段時間之后，發(fā)現(xiàn)松動的阻尼條數(shù)量增加，且存在阻尼條斷裂打火的現(xiàn)象。為此，我單位組織各方專家及技術人員對該電機進行分析、診斷，針對該電機故障及缺陷，通過充分的研究、商討，制訂了詳細周密的修復方案，于某鋼鐵廠年修期間對該電機進行了成功修復。

2?電機阻尼繞組結構簡介

阻尼繞組由嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯中的阻尼條及轉(zhuǎn)子兩端的短路環(huán)構成。在短路環(huán)的內(nèi)側(cè)，有一個鐵環(huán)，起到固定短路環(huán)及阻尼條的作用。在鐵環(huán)內(nèi)側(cè)是一個壓板。

3?故障情況及原因分析

3.1?故障情況

粗軋電機為凸極式同步電機。轉(zhuǎn)子共有磁極16個，每個磁極鐵芯上有8根阻尼條，圓周共計128根阻尼條。電機在現(xiàn)場經(jīng)過解體抽芯之后，技術人員用肉眼觀察和用手錘敲擊阻尼條聽聲音辨別的方法對阻尼條進行細致檢查，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，幾乎每個磁極靠近上下兩側(cè)的各2-3根阻尼條在鐵芯磁槽中有明顯松動的現(xiàn)象，阻尼條因來回振蕩有明顯變細且翻有棱角的現(xiàn)象，部分阻尼條有過熱熔化的情況。如圖1、2。

將轉(zhuǎn)子磁極按順序依次編號，經(jīng)過認真細致檢查，發(fā)現(xiàn)粗軋電機共有37根阻尼條存在較為嚴重的磨損或者斷裂情況。

3.2?故障原因分析

一般情況下，轉(zhuǎn)子阻尼條在使用過程中，出現(xiàn)斷裂的原因主要有如下幾種：

3.2.1?阻尼條在啟動過程中的擠流效應，使得阻尼條上下溫升不均勻，阻尼條產(chǎn)生向中心彎曲的應力（即熱彎曲撓度力）。

3.2.2?短路環(huán)中強大的啟動電流使之發(fā)熱產(chǎn)生徑向位移，造成阻尼條產(chǎn)生背離轉(zhuǎn)子中心的彎曲力。

3.2.3?轉(zhuǎn)子的運行過程中，阻尼條受電磁力、離心力的交替作用，產(chǎn)生受迫振動。

3.2.4?運行年限較長的電機阻尼條容易產(chǎn)生金屬材料疲勞現(xiàn)象，造成阻尼條斷裂，啟動頻繁的電機阻尼條，更容易出現(xiàn)這種原因的損壞。

3.2.5?阻尼條與短路環(huán)的焊接工藝不規(guī)范，焊接強度不夠。

綜上所述，電機轉(zhuǎn)子阻尼條斷裂的原因均是轉(zhuǎn)子受各種應力作用的結果，而且應力超過了阻尼條所能承受的極限。在此種情況下，轉(zhuǎn)子阻尼條出現(xiàn)了斷裂的現(xiàn)象。

該粗軋電機在軋鋼過程中，電機處于穩(wěn)態(tài)與沖擊載荷的交替工作狀態(tài)下，且不斷換向，因此阻尼繞組中的電流也處于交替變化狀態(tài)，阻尼條所承受的電磁力矩也不斷變化。在反復循環(huán)的沖擊作用下，阻尼條出現(xiàn)金屬材料疲勞現(xiàn)象，在磁槽中來回振蕩，造成了磨損嚴重甚至斷裂的現(xiàn)象。

4?電機修復方案確定

經(jīng)過技術人員細致檢查，粗軋電機阻尼條斷裂、松動故障總體狀態(tài)可歸結為以下三種情況：

1）阻尼條在與短路環(huán)焊接處斷裂;

2）阻尼條在轉(zhuǎn)子鐵芯中間處斷裂;

3）阻尼條未斷裂，但阻尼條在轉(zhuǎn)子鐵芯磁槽中磨損嚴重，阻尼條變細且呈鴨梨形。

根據(jù)粗軋電機故障現(xiàn)象及特征，在對轉(zhuǎn)子具體情況進行了分析之后，基本確立了3種修復方案，分別是：

1）對全部的阻尼條進行更換;

2）對斷裂的阻尼條進行更換，未斷裂但磨損嚴重的的阻尼條進行加固處理;

3）對斷裂及磨損嚴重的阻尼條進行更換，其他阻尼條進行加固處理。

經(jīng)過對3種方案的認真研究和對比分析，結合了某鋼鐵廠的生產(chǎn)進度安排情況，認為方案1施工任務量大，施工工期長，成本很高。方案2施工簡單，但可靠性不強，難以保證修復之后的運行周期。因此，經(jīng)過對施工工期、質(zhì)量及成本等各方面因素綜合考慮之后，最終確定了按方案3進行修復施工。

5?電機修復施工工藝

確定了修復方案之后，接下來的工作就是進行修復工藝的制定及實施了。工藝流程：

（1）由專業(yè)技術人員對整個轉(zhuǎn)子進行徹底檢查，對需要進行更換的阻尼條進行標記編號。

（2）施工人員對標記的阻尼條進行確認，然后用手持砂輪機對該阻尼條與短路環(huán)焊接處的側(cè)面進行打磨，以便阻尼條與短路環(huán)的焊接位置能夠清晰的顯示出來。再用樣沖在阻尼條的中心位置打一個樣沖眼。如圖3所示。

（3）將萬向搖臂鉆對準該阻尼條，盡量做到鉆頭軸心線與阻尼條的軸心線重合。與短路環(huán)的焊接處，先用較小的鉆頭在阻尼條的中心位置鉆一個小孔，然后再用將阻尼條與短路環(huán)的焊接處鉆穿，直至阻尼條與短路環(huán)完全脫離。

（4）阻尼條兩端均鉆穿之后，在短路環(huán)的一端鉆孔處，用沖具將斷裂阻尼條從轉(zhuǎn)子的磁槽中沖出。

（5）阻尼條沖出來之后，對轉(zhuǎn)子磁槽進行處理，清除槽內(nèi)的銅瘤等雜物。

（6）對新阻尼條進行兩端倒角處理，以便阻尼條能順利穿進轉(zhuǎn)子。

（7）在短路環(huán)的鉆孔處，將新的阻尼條穿進轉(zhuǎn)子的磁槽中。

（8）對阻尼條兩端進行修整處理，將過長部分打磨處理掉。

（9）在短路環(huán)的圓周方向，在阻尼條已更換的磁槽，對準磁槽中的阻尼條，鉆直徑為8mm的焊接用圓孔，以便焊接時對阻尼條進行加溫及焊接。如圖4所示。

（10）用石棉被將需要焊接處周圍的線圈及相關連線進行隔熱保護。

（11）用氣焊對阻尼條兩端與短路環(huán)的銜接處進行焊接。

（12）焊接完成之后，將阻尼條分成六段進行標記。在標

記處，用氣錘錘頭插入磁槽中，對準阻尼條進行錘擊處理。

時間大概控制在3S左右。

（13）在錘擊處，用圓球形錘頭對阻尼條兩側(cè)的鐵芯進行錘擊處理，使其產(chǎn)生變形，對阻尼條形成包覆狀。

（14）全部修復完成之后，對轉(zhuǎn)子進行噴漆處理。

（15）對轉(zhuǎn)子進行烘干處理。

6?電機修復效果

電機轉(zhuǎn)子阻尼條修復完成之后，進行穿芯組裝。全部附件組裝齊全之后，一次試車成功。電機振動值、溫升等各項指標均在合理范圍之內(nèi)。電機自修復完工之后，上線運行工作至今，未再出現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象。

7?小結

本文針對某鋼鐵廠粗軋電機轉(zhuǎn)子阻尼條磨損及斷裂故障產(chǎn)生機理進行了較為深入的分析介紹，概括總結了阻尼條更換修復方案及注意事項。對于該類同步電機阻尼條修復提供了一定的借鑒作用。

文中提出并實施的阻尼條故障處理方案，為今后修復類似電機故障積累了相關經(jīng)驗。運行實踐證明，此方案具有修復成本較低、工作量較少、工期較短、針對性較強等優(yōu)勢，且簡單可靠，值得相關工程借鑒推廣。

參考文獻

[1]?《電機故障診斷修理手冊》.機械工業(yè)出版社.主編.趙家禮.

[2]?調(diào)速同步電機阻尼條斷裂故障分析處理.《冶金電氣》雜志.夏康萌.蔡國成.