趙天環(huán)

（河鋼集團(tuán)唐山鋼鐵有限公司，河北 唐山 063000）

1 機(jī)械故障分析及處理

隨著現(xiàn)在企業(yè)的發(fā)展與壯大，大型同步電機(jī)的應(yīng)用日益增加。大型同步電機(jī)的日常維護(hù)與故障處理成為了一個(gè)難點(diǎn)。我公司酸軋生產(chǎn)線是2015年投入生產(chǎn)的連續(xù)酸洗軋制線，采用的是六輥五機(jī)架模式。主電機(jī)型號(hào) TBPKS1000-6，1#主電機(jī)功率4433KW，2#-5#主電機(jī)功率 6400 KW。

1.1 漏油故障分析

我公司5臺(tái)同步電機(jī)和2臺(tái)異步電機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行期間，點(diǎn)檢人員發(fā)現(xiàn)冷卻器漏水報(bào)警器內(nèi)有疑似潤(rùn)滑油液體流出。同步電機(jī)型號(hào)為TBPKS1000-6，異步電機(jī)型號(hào)為YSPKS800-6。利用檢維修時(shí)間，將七臺(tái)電機(jī)端部的上半圓蓋板和側(cè)面加熱器位置的蓋板打開，檢查電機(jī)內(nèi)部漏油情況。同步機(jī)：2#和3#無漏油痕跡，1#和5#有輕微漏油痕跡，4#漏油較多（打開負(fù)荷端端蓋上半部檢查不漏油）。異步機(jī)：1#和2#均漏油嚴(yán)重（檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)負(fù)荷端軸向推力瓦內(nèi)側(cè)稀油通道螺絲堵孔滴油）。從軸瓦座側(cè)油位視窗觀察，7臺(tái)電機(jī)油位基本上都是在視窗4/5至滿窗之間。

經(jīng)檢查，實(shí)際運(yùn)行時(shí)稀油站低壓出口壓力及軸瓦各低壓通道流量如下表所示。

綠色環(huán)保是近年來蘇印總廠發(fā)展的一個(gè)重要命題，從源頭削減，中間控制到末端處理，每一步，其都格外重視。據(jù)介紹，公司使用先進(jìn)的環(huán)保材料，積極推行無水膠印等先進(jìn)技術(shù)，在自身生產(chǎn)過程中減少VOCs等有害物質(zhì)的排放。此外，其于四年前專門成立了清潔生產(chǎn)治理委員會(huì)，投資配備了處理廢氣、廢水、固廢物等的環(huán)保裝備，建立了清潔環(huán)保管理體系，以保證每一指標(biāo)都可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，甚而要做得更好。

暴雨災(zāi)害又被稱為洪澇災(zāi)害，這一災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也能產(chǎn)生較大影響，影響比例為20%。特大暴雨、持續(xù)性暴雨一旦發(fā)生，將形成嚴(yán)重的暴雨災(zāi)害，此時(shí)易發(fā)生河岸決提、洪水泛濫等，而一旦洪水偏離了河道，則直接造成農(nóng)作物被淹沒或沖毀，影響作物產(chǎn)量甚至導(dǎo)致顆粒無收。在我國(guó)暴雨災(zāi)害有明顯的地域特征，在東南部地區(qū)易出現(xiàn)，集中分布在黃淮海流域。

表1 實(shí)際運(yùn)行通道流量

鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手搜集與課堂內(nèi)容相關(guān)的資料，制作PPT，按照恰當(dāng)?shù)倪壿嬯P(guān)系組織語言來講述相關(guān)內(nèi)容，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)獨(dú)立思考和口頭表達(dá)的能力。將學(xué)生分成幾個(gè)小組，一起討論課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。學(xué)生在小組中表現(xiàn)得會(huì)更加積極，各抒己見，彼此分享意見與獨(dú)到的見解。然后進(jìn)行研討匯總結(jié)論，和其他小組的同學(xué)分享。以學(xué)生的視角看問題，更容易在學(xué)生們之間產(chǎn)生共鳴。既活躍了課堂的氣氛，又加深了印象。

1.2 漏油處理方案

在電機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)過程(7S)，轉(zhuǎn)子阻尼環(huán)中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流，使阻尼環(huán)發(fā)熱膨脹，該膨脹力使阻尼環(huán)固定螺栓被動(dòng)拉伸。在電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，阻尼環(huán)中電流減小消失，溫度下降，螺栓縮回。如此反復(fù)作用，螺栓疲勞，使阻尼環(huán)與轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生間隙，其上的摩擦力減小甚至消失。最后在阻尼環(huán)離心力的反復(fù)作用下，螺栓剪斷。運(yùn)行一段時(shí)間，阻尼環(huán)會(huì)變形甩出，與定子線圈發(fā)生接觸，致使定子斷路，傳動(dòng)系統(tǒng)報(bào)勵(lì)磁弱故障。

一般情況下，考慮管道阻尼和高度差等影響，稀油站低壓出口壓力應(yīng)為0.05Mpa～0.25Mpa之間，軸瓦座視窗油位應(yīng)在1/2～2/3之間，而現(xiàn)場(chǎng)稀油站出口壓力最高為0.48Mpa以上，視窗油位高于4/5，接近于滿鏡。兩臺(tái)異步機(jī)回油總管管徑與軸承出油管管徑一致。低壓進(jìn)油針型閥選型過小無法滿足流量要求。分析有如下幾種原因造成漏油：① 稀油站出口壓力和流量過大導(dǎo)致漏油；② 軸瓦稀油通道堵頭密封不嚴(yán)漏油，電機(jī)未運(yùn)行時(shí)粗略估計(jì)20秒一滴，電機(jī)運(yùn)行時(shí)滴油速度將更快；③ 回油管路不暢造成遲滯而漏油，包括軸瓦內(nèi)部和外部回油管路；④ 軸瓦油封磨損等裝配問題造成漏油。

經(jīng)過解體檢查得到的具體數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)過討論分析，判定造成本次事故的過程如下：

表2 油站參數(shù)調(diào)整

由于電機(jī)損壞非常嚴(yán)重必須返廠修復(fù)，然而產(chǎn)線的生產(chǎn)計(jì)劃已經(jīng)下達(dá)，如果因此長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，必將造成訂單延期交付，必將給企業(yè)信譽(yù)和效益帶來巨大打擊。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員與制造廠設(shè)計(jì)人員充分論證后，一致決定采取兩步走的解決方案。前期解決方案：將損壞嚴(yán)重的電機(jī)立即返廠，調(diào)整軋機(jī)控制系統(tǒng)，由5連軋模式轉(zhuǎn)為4連軋模式，將2#主電機(jī)吊裝到損壞的5#主電機(jī)位置，原2#電機(jī)的工作由其附近1#、3#電機(jī)分擔(dān)。對(duì)于在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的電機(jī)，由電機(jī)廠家設(shè)計(jì)人員配合，升級(jí)螺栓的抗剪切等級(jí)，組織檢維修人員檢查并取出斷裂的螺栓頭，更換所有螺栓，盡快恢復(fù)生產(chǎn)。經(jīng)電機(jī)廠專家測(cè)算，螺栓更新后，主電機(jī)一年內(nèi)可以安全運(yùn)行。最終解決方案：①更改原有設(shè)計(jì)，使得緊固螺栓不承受或承受小的剪切應(yīng)力，確保螺栓的壽命無限長(zhǎng)。②阻尼環(huán)與磁軛的接觸面采用銅鐵焊工藝焊牢，使焊縫承受剪切應(yīng)力。③利用有限元分析，進(jìn)一步確定其他承受阻尼環(huán)剪切應(yīng)力的方法。④按照最終修復(fù)方案，生產(chǎn)一臺(tái)新電機(jī)，新電機(jī)到位后，利用檢修替換在線電機(jī)，逐個(gè)返廠進(jìn)行技術(shù)改造。

圖1 兩臺(tái)卷取機(jī)電機(jī)的測(cè)量過程

在野外調(diào)查過程中，針對(duì)各類型地質(zhì)背景采集了若干件具有代表性的成土母巖，母巖樣品共計(jì)56件。各類地質(zhì)背景成土母巖硒含量平均值見表1、圖1。

2 電氣故障分析及處理

2.1 掃膛故障分析

我公司酸軋生產(chǎn)線軋機(jī)高速（1200m/min）生產(chǎn)過程中斷帶停車，報(bào)"5#電機(jī)勵(lì)磁值達(dá)不到設(shè)定值"錯(cuò)誤，自動(dòng)化和點(diǎn)檢人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)5#電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行檢查，多次停送勵(lì)磁系統(tǒng)電源，報(bào)警未能消除。通過與西門子專家溝通進(jìn)一步對(duì)報(bào)警原因進(jìn)行分析查找，判斷故障有可能產(chǎn)生在定子勵(lì)磁回路。檢維修人員立即打開勵(lì)磁柜檢查各項(xiàng)控制參數(shù)及柜內(nèi)元器件均未發(fā)現(xiàn)異常。在檢查勵(lì)磁輸出端絕緣時(shí)，發(fā)現(xiàn)絕緣值異常，打開電機(jī)前端蓋，發(fā)現(xiàn)繞組定子線圈被轉(zhuǎn)子外側(cè)阻尼環(huán)刮斷破損，造成線圈開路，電機(jī)無法產(chǎn)生勵(lì)磁啟動(dòng)。檢查其余電機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)有另一臺(tái)電機(jī)也有螺栓松動(dòng)，并有一根螺栓斷裂現(xiàn)象。具體如下圖：

運(yùn)行一段時(shí)間后，再次開蓋檢查。電機(jī)機(jī)座底部沒有新鮮的油漬堆積和流動(dòng)的痕跡，電機(jī)的軸承座的各種動(dòng)密封和靜密封也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的泄露點(diǎn)。電機(jī)機(jī)座兩端沒有積油，1#同步電機(jī)和異步電機(jī)中部有薄薄一灘油跡。轉(zhuǎn)子端部表面沒有任何油跡，精軋機(jī)電機(jī)繞組端部基本沒有油跡，卷取機(jī)電機(jī)繞組端部有少量油霧凝結(jié)的油膜，并且已經(jīng)干燥。軸承座處于電機(jī)內(nèi)部的一側(cè)表面干燥，未發(fā)現(xiàn)新鮮的油跡，個(gè)別有陳舊性的油跡。以上結(jié)果表明精軋機(jī)電機(jī)在近一段時(shí)間內(nèi)電機(jī)內(nèi)部沒有發(fā)生漏油，故障消除。

圖2 電機(jī)故障分析

上述工作完工之后，對(duì)油站的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，更換閥門和油管之后油站的系統(tǒng)壓力和輸出流量的調(diào)整趨于正常。之前采用針閥時(shí)管路阻尼太大，系統(tǒng)壓強(qiáng)調(diào)到0.4兆帕流量仍然達(dá)不到要求，上次換成球閥大大減小了管路阻尼，系統(tǒng)壓強(qiáng)降至0.25兆帕，流量完全達(dá)到要求。具體參數(shù)如下表。

前期懷疑是油封裝配問題，遂對(duì)油封等裝配原因，可能造成的漏油問題，進(jìn)行了逐項(xiàng)檢查處理，但效果不明顯。由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，要徹底清除電機(jī)內(nèi)的原已漏油，必須返廠進(jìn)行處理，包括：解體抽芯、清洗、烘干、浸漆、烘干、復(fù)裝、試驗(yàn)等，耗時(shí)約10天左右。經(jīng)過與廠家技術(shù)人員溝通后決定：將進(jìn)油針型閥改為大流量球閥；已對(duì)稀油通道密封不嚴(yán)堵頭重新進(jìn)行密封；在滿足運(yùn)行時(shí)瓦溫符合要求的情況下，必須重新調(diào)整降低稀油站出口壓力和各通道流量；對(duì)電機(jī)內(nèi)部已造成的漏油進(jìn)行清理。

2.2 掃膛改進(jìn)措施

精軋機(jī)電機(jī)完全按照電機(jī)的要求調(diào)整，4號(hào)精軋機(jī)電機(jī)負(fù)載端流量減少9L/min,但油位未降低，懷疑回油能力，需要進(jìn)一步觀察。卷取機(jī)電機(jī)由于油站與電機(jī)高度差較大，油站輸出壓力調(diào)整為0.25兆帕，負(fù)載端流量綜合考慮油面高度和瓦溫情況調(diào)整為20L/min。卷取機(jī)電機(jī)開機(jī)運(yùn)行，在1200r/min轉(zhuǎn)速下運(yùn)行一個(gè)小時(shí)，徑向瓦最高37℃，推力瓦最高58℃。期間將負(fù)載端流量從20L/min調(diào)整到25L/min進(jìn)行驗(yàn)證，瓦溫沒有變化。使用風(fēng)壓儀對(duì)電機(jī)軸承座上的氣壓平衡管位置測(cè)量氣壓，測(cè)量結(jié)果兩臺(tái)卷取機(jī)電機(jī)和五臺(tái)精軋機(jī)電機(jī)負(fù)壓都在-0.3mm水柱以內(nèi)。

3 結(jié)語

（1）由于同步大容量電機(jī)的控制系統(tǒng)比異步電機(jī)復(fù)雜，控制室系統(tǒng)故障提示可能原因多種多樣，需要現(xiàn)場(chǎng)檢維修人員有過硬的故障排查能力。

引理1(Johnson-Lindenstrauss引理[13]) 令0<δ> <1,S為n維歐幾里得空間Rn中的一個(gè)有限點(diǎn)集,則對(duì)于任意的整數(shù)d≥Clog|S|/δ2,存在Lipshitz映射Φ:Rn→Rd滿足δ

（2）本次故障發(fā)生在電機(jī)的內(nèi)部，平時(shí)的檢維修無法有效及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題點(diǎn)，一旦事故發(fā)生就會(huì)造成不可挽回的巨大損失。

（3）對(duì)軋機(jī)主電機(jī)等重要設(shè)備，自動(dòng)監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善，便于操作人員和檢維修人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并找出故障根源，做出對(duì)應(yīng)的處置。

（4）在電機(jī)的設(shè)計(jì)與使用中，要注意環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響，將必要因素考慮充分，從源頭杜絕事故的產(chǎn)生。