王晨杰

摘?要：簡要分析了YKK系列高壓三相異步電機(jī)改造的必要性和可行性，基于電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性的角度，闡述了該電機(jī)由原鑄鋁籠條轉(zhuǎn)子改為鼠籠式銅排轉(zhuǎn)子的原理，并以長興島第二發(fā)電廠吸風(fēng)機(jī)YKK355-6?250kW?6KV吸風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子改造為例，詳細(xì)分析了該電機(jī)轉(zhuǎn)子籠條改造方案，并介紹了改造后的電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中取得的效果。該方案對于實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠該系列吸風(fēng)機(jī)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：吸風(fēng)機(jī);轉(zhuǎn)子;籠條改造;穩(wěn)定

在長興島第二發(fā)電廠（以下簡稱長二廠），吸風(fēng)機(jī)也叫引風(fēng)機(jī)，主要作用是從鍋爐中吸出燃燒的熱空氣，在鍋爐爐膛中造出負(fù)壓，熱空氣經(jīng)過各種加熱器后，最終經(jīng)過除塵和脫硫、脫硝后通過煙囪排向大氣。作為吸風(fēng)機(jī)的原動機(jī)，是否能穩(wěn)定運(yùn)行將直接影響到整個鍋爐乃至整臺機(jī)組的運(yùn)行情況。

1?電機(jī)概況

1.1電機(jī)型號參數(shù)

1.2電機(jī)在運(yùn)行中存在的問題

該電機(jī)在現(xiàn)場運(yùn)行的工況較為惡劣，且無接入DCS系統(tǒng)，在電廠主控室沒法實(shí)時監(jiān)控電機(jī)各項(xiàng)數(shù)據(jù)（振動、溫度），只能通過在日常巡檢時現(xiàn)場測量該電機(jī)的繞組、軸承溫度。在實(shí)際使用過程中該電機(jī)定子繞組所到達(dá)過得最高溫度為140℃，溫升為110K。雖未超過F極絕緣的極限溫度155℃，但已超過了繞組的溫升限值100K。長期在此工況下運(yùn)行，必會大大降低電機(jī)的使用壽命，在沒有條件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的情況下，大大提高了電機(jī)突發(fā)故障的可能性。

1.3電機(jī)溫升高原因分析

一般電機(jī)在運(yùn)行的過程中會造成溫升過高的主要原因有以下幾方面：

• 系統(tǒng)電壓超過電動機(jī)額定電壓10%，或低于電動機(jī)額定電壓5%以上時，電動機(jī)在額定負(fù)載下容易發(fā)熱，溫升增高。

出于對機(jī)組運(yùn)行的安全性考慮，通過調(diào)停。對以上可能導(dǎo)致電機(jī)溫升高的原因進(jìn)行逐一分析檢查。排除了電機(jī)內(nèi)外風(fēng)葉是否裝反、通風(fēng)道是否堵塞?;吸風(fēng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷是否過大、被帶負(fù)載是否存在機(jī)械故障;供電電源是否不平衡或超過、低于電機(jī)額定使用電壓等一系列原因。后解體電機(jī)、抽出電轉(zhuǎn)子進(jìn)行各零部件檢查和繞組絕緣、交直流耐壓試驗(yàn)，排除了相間短路或接地問題，并發(fā)現(xiàn)該電機(jī)的轉(zhuǎn)子為鑄鋁式，見（圖1）。且鑄鋁質(zhì)量較差，轉(zhuǎn)子鐵芯較為粗糙，鐵芯表面有明顯的過熱痕跡，鐵芯內(nèi)的鑄鋁籠條有斷裂的可能。通過轉(zhuǎn)子斷條檢查器進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在籠條斷裂見（圖2）。為此基本可以確定，該電機(jī)存在溫度過高的主要原因在于轉(zhuǎn)子鑄鋁質(zhì)量存在問題且有部分籠條發(fā)生斷裂造成的。

1.4鑄鋁轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)

鑄鋁轉(zhuǎn)子是將開槽鐵芯作為一個嵌件放置鑄鋁模中，并注入鋁純度不小于99.5%熔化鋁液，用冷式壓鑄機(jī)鑄成由籠條、短路環(huán)組成的整體鋁籠。主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

• 鑄鋁轉(zhuǎn)子的鐵芯槽形不受籠條形狀的限制，可任意選擇有利的槽形，提高電機(jī)的起動及運(yùn)行性能;

1.5鑄鋁轉(zhuǎn)子的缺點(diǎn)

鑄鋁轉(zhuǎn)子好比一個隱秘工程，其質(zhì)量控制主要靠工藝參數(shù)保證，從某程度上說，鑄鋁轉(zhuǎn)子的性能比拼焦點(diǎn)就集中在轉(zhuǎn)子的鑄鋁的質(zhì)量上。主要缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1.6?轉(zhuǎn)子斷條的原因分析

1.7?轉(zhuǎn)子斷條對電機(jī)性能的影響及改進(jìn)措施

轉(zhuǎn)子一旦有斷條情況發(fā)生，那么轉(zhuǎn)子的電阻將會增大，導(dǎo)致起動轉(zhuǎn)矩會變小;轉(zhuǎn)子電阻變大，另外還會使轉(zhuǎn)子的損耗增大，效率降低，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)差率變大、溫升變高。

由于鑄鋁轉(zhuǎn)子自身特性和制造工藝等原因，可能會產(chǎn)生其在實(shí)際鑄造的過程中，因?yàn)樵O(shè)備、人員、材料、所選用工藝等問題，會有在本文上述提到影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素存在?？紤]到生產(chǎn)的過程中這類因素不一定能完全避免。出于對消除由于鑄鋁轉(zhuǎn)子本身特質(zhì)原因造成電機(jī)運(yùn)行過程中可能會存在隱患考慮，為了提高運(yùn)行時的穩(wěn)定性和可靠性，最終決定在保證電機(jī)性能基本不變的情況下，將鑄鋁式轉(zhuǎn)子改造為鼠籠銅排轉(zhuǎn)子。

1.8?鼠籠式銅排轉(zhuǎn)子的優(yōu)缺點(diǎn)

2?轉(zhuǎn)子改造方案

2.1?改造前原電機(jī)部分參數(shù)

通過測繪并進(jìn)行電磁計(jì)算，電機(jī)各項(xiàng)性能如下：

2.2.1銅排轉(zhuǎn)子各部分主要參數(shù)

①此次改造所選用轉(zhuǎn)子硅鋼片采用50WW600;②鐵芯長530㎜，無徑向通風(fēng)道，兩端各放置12㎜厚度壓板;③軸向通風(fēng)孔數(shù)量12，直徑Φ28（原電機(jī)軸向通風(fēng)孔數(shù)量17，直徑22）;④轉(zhuǎn)子槽數(shù)68槽，槽形為6.2*35.2㎜;⑤銅排尺寸為6*35㎜。硅鋼沖片見圖3：

2.2.2傳統(tǒng)鼠籠式銅轉(zhuǎn)子存在問題

按照傳統(tǒng)工藝單純由鑄鋁轉(zhuǎn)子改成籠式銅轉(zhuǎn)子，電機(jī)如頻繁起動，由于集膚效應(yīng)的存在，籠條的上部或邊角部溫度最高，強(qiáng)度也最低，同時籠條又要傳遞輸出轉(zhuǎn)矩，所以在端部籠條上部邊角處最易產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而造成籠條容易斷裂。一般來說，矽鋼片的疊壓需要?200T-300T/m2壓力。疊壓完成后，矽鋼片間壓力也有?80T-100T/m2壓力，從該電機(jī)結(jié)構(gòu)可以看出，轉(zhuǎn)子籠條槽低以下的壓板一般為≥10mm?鋼板，能承受疊壓的壓力。但轉(zhuǎn)子槽間的壓板一般為?1—2mm?左右的鋼板，顯然不能承受這樣的壓力。因此極易造成轉(zhuǎn)子鐵芯向軸向兩端擴(kuò)張，也就是兩端矽鋼片上部較易松動。隨著電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)，這些松動的矽鋼片及壓板?1—2mm?會斷裂甩出。

2.2.3用新工藝改造的方案

2.2.4改造前后關(guān)鍵性能參數(shù)比較分析

3?電機(jī)改造后的實(shí)際使用情況

通過電機(jī)籠條改造，由原先的鑄鋁轉(zhuǎn)子改為鼠籠銅排轉(zhuǎn)子之后，在電廠實(shí)際運(yùn)行過程中，各項(xiàng)性能指標(biāo)（振動、噪聲、電流）均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，繞組溫升始終保持在正常范圍內(nèi)，且電機(jī)的輸出功率也能滿足吸風(fēng)機(jī)的負(fù)荷要求，得到了甲方的認(rèn)可。該電廠還有此型號的電機(jī)二臺，通過此次改造也為之后剩下電機(jī)的改造積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡虔生.電機(jī)學(xué)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]劉景峰.電機(jī)檢修[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.