機(jī)組直流潤滑油泵電機(jī)事故

直流潤滑油泵電機(jī)常見故障分析摘要：直流電動(dòng)機(jī)雖然比三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,易于快速起動(dòng)、停車以及控制等優(yōu)點(diǎn)，所以在火力發(fā)電廠中，重要的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械如主機(jī)或小汽機(jī)的潤滑油泵，空側(cè)氫側(cè)密封油泵等均采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。但也正因?yàn)橹绷麟姍C(jī)相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，造成直流電機(jī)因接線錯(cuò)誤、設(shè)備錯(cuò)誤及參數(shù)調(diào)整錯(cuò)誤而導(dǎo)致電機(jī)事故的發(fā)生。熟悉直流電機(jī)的構(gòu)造原理，了解直流電機(jī)的運(yùn)行特性，對(duì)于我們工程中直流電機(jī)的安裝運(yùn)行都起著致關(guān)重要的作用。關(guān)鍵詞：直流電機(jī)事故分析0引言在筆者作所經(jīng)歷工程中的直流電機(jī)的安裝和帶電試運(yùn)行中，曾多次出現(xiàn)直流電機(jī)故障不能啟動(dòng)，更有甚者，某施工單位所裝主機(jī)直流潤滑油泵曾出現(xiàn)兩次電機(jī)燒損事故。在火電廠的電氣運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備中，大多為交流異步電動(dòng)機(jī)，直流電機(jī)相對(duì)較少，且電機(jī)因結(jié)構(gòu)及接線較為復(fù)雜所以也常常讓許多工人和技術(shù)人員感到困難。所以本文選取工程中有代表性的某一具體直流潤滑油泵電機(jī)的情況，結(jié)合火電工程中直流油泵電機(jī)安裝及試運(yùn)中常見情況，對(duì)并勵(lì)直流電機(jī)常見故障做簡要的分析。1工程簡介1.1設(shè)備簡介電機(jī)主要銘牌參數(shù)如下：電機(jī)型號(hào)：Z2-62L3額定容量：22kW 額定電壓：220V 額定電流：114.2 A轉(zhuǎn)速：3000r/min 接線方式：并勵(lì) 1.2電機(jī)設(shè)計(jì)接線圖圖一：電機(jī)電力回路圖二：電機(jī)控制回路2直流電機(jī)原理分析2.1并勵(lì)直流電機(jī)簡介根據(jù)工程設(shè)備簡介，可知事故油泵電機(jī)為并勵(lì)方式直流電機(jī)，在自勵(lì)式直流電機(jī)中，并勵(lì)式也是應(yīng)用最為廣泛的一種勵(lì)磁方式，火電廠中潤滑油泵，空側(cè)氫側(cè)密封油泵等直流電機(jī)也均采用此種勵(lì)磁方式。為更好的分原電機(jī)故障原因，現(xiàn)就并勵(lì)直流電機(jī)原理作一簡單介紹。我們知道，直流電機(jī)主要由主磁極（主磁極繞組）、換向極（換向極繞組）、電樞、換向器、刷架和機(jī)座等部分組成。直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)式，和自勵(lì)式。在自勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)中，按勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接的方法不同，又可分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種勵(lì)磁方式。并勵(lì)也就是勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個(gè)直流電源供電的勵(lì)磁方式。如圖一電機(jī)電力回路中，直流潤滑油泵電機(jī)的繞組接線就屬于并勵(lì)勵(lì)磁方式。2.2直流電機(jī)運(yùn)行特性的基本分析電磁轉(zhuǎn)矩我們知道，直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流(電樞電流Ia)與磁通j相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為T=KTFIaKT:與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)F:線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流2.2.2轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系其中，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩必須和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩及空載損耗轉(zhuǎn)矩相平衡，即并勵(lì)電機(jī)的運(yùn)行特性直流電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，雖然電源電壓U和勵(lì)磁電阻保持不變，但隨著勵(lì)磁方式不同，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和機(jī)械特性有很大的區(qū)別。.1轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)轉(zhuǎn)矩特性公式，如下圖三可知：；；；；TnTn0IaUIIfIaM+_+_E圖三圖四由上分析可知:當(dāng)電源電壓U和勵(lì)磁回路的電阻Rf一定時(shí),勵(lì)磁電流If和磁通F不變，即F=常數(shù)。則T=KTFIa=KTIa即：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的磁通F=常數(shù)，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，如圖四。Ia0Ia0nTn0由以下公式：可得：其中（n0為理想空載轉(zhuǎn)速）2.2.3.3電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行(1)起動(dòng)電流大：起動(dòng)時(shí),n=0?Iast太大會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花,燒壞換向器。（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大：起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為(10∽20)TN,造成機(jī)械沖擊，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遭受損壞，所以在實(shí)際中，我們一般Iast限制在(1.5∽2.5)IN。（3）起動(dòng)應(yīng)用根據(jù)以上直流電機(jī)起動(dòng)特點(diǎn)，所以直流電機(jī)的啟動(dòng)我們通常采取電樞串電阻起動(dòng)法，如以下公式所示：；，在滿磁下將Rst置最大處，逐漸減小Rst使n升高。此啟動(dòng)方法，啟動(dòng)設(shè)備簡單，操作方便，但啟動(dòng)能耗大，通過圖一可以看出，在本工程直流電機(jī)的啟動(dòng)設(shè)計(jì)就是采用這一方法。另外也可采用可控硅整流電源作為調(diào)壓電源，降壓起動(dòng)方法，此啟動(dòng)方法，啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)能耗小。3常見故障分析3.1接線錯(cuò)誤首次啟動(dòng)中電機(jī)故障率最多的就是電機(jī)接線錯(cuò)誤，這也是保障直流電機(jī)能夠順利啟動(dòng)運(yùn)行的最關(guān)鍵的一步。直流電機(jī)出線端一般有6個(gè)接線端子，電樞繞組、勵(lì)磁繞組，換向繞組各兩個(gè)，其中各繞組可通過廠家技術(shù)資料進(jìn)行識(shí)別，也可依據(jù)接線盒內(nèi)銘牌標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小進(jìn)行判斷區(qū)別。直流電動(dòng)機(jī)繞組出線端的標(biāo)志，如下表所示：繞組名稱1980年國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)1965年國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)1965年前曾使使用始端末端始端末端始端末端電樞繞組A1A2S1S2S1S2換向繞組B1B2H1H2H1H2補(bǔ)償繞組C1C2BC1BC2B1B2并勵(lì)繞組E1E2B1B2F1F2串勵(lì)繞組D1D2C1C2C1C2他勵(lì)繞組F1F2T1T2W1W2電樞繞組的阻值在零點(diǎn)幾歐姆到1∽2歐姆，換向繞組也比較小，而勵(lì)磁繞組的阻值一般情況下有幾百歐姆，從外觀上勵(lì)磁繞組的導(dǎo)線也明顯比電樞繞組的截面要小。正確的接線方式為電樞繞組與換向極繞組串聯(lián)連接，也就是A1-A2-B1-B2,針對(duì)于電氣設(shè)計(jì)回路中就是如圖一電力回路中Z1與Z3點(diǎn)對(duì)應(yīng)A1與B2，分別是電源的正極和負(fù)極回路，在實(shí)際設(shè)備中A2與B1回路在電機(jī)的接線盒內(nèi)廠家一般用聯(lián)接片短接，如無聯(lián)接時(shí)需要自行短接。并勵(lì)繞組E1與通過電纜與控制箱中圖一中Z2點(diǎn)通過連接，E2同樣與B2點(diǎn)用聯(lián)接片短接后通過電纜與控制箱內(nèi)的回路Z3相連。A1點(diǎn)也通過電纜與控制箱內(nèi)回路相連。所以從電機(jī)控制箱到電動(dòng)機(jī)通常設(shè)計(jì)是一根三芯動(dòng)力電纜。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向相反時(shí)，依據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式：T=KTFIa可知，(1)改變勵(lì)磁電流的方向。(2)改變電樞電流的方向。但需要注意的是，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，勵(lì)磁電流和電樞電流兩者的方向不能同時(shí)變。由于1980年國家標(biāo)準(zhǔn)采用的出線端標(biāo)志與IEC國際標(biāo)準(zhǔn)相同，但部分廠家仍采用1980前國家標(biāo)準(zhǔn)，所以也極易造成接線或判別錯(cuò)誤。常見故障就是因?yàn)闆]有正確閱讀廠家資料，且沒有弄懂上述直流電機(jī)原理和接線標(biāo)識(shí)的情況下造成接線錯(cuò)誤，不能啟動(dòng)或啟動(dòng)后電流大造成繞組燒損，筆者所處理過的故障電機(jī)許多都屬上述情況。3.2設(shè)備錯(cuò)誤筆者接觸到的一次直流電機(jī)故障就是因?yàn)閺S家的直流電機(jī)控制箱內(nèi)設(shè)備選型和直流電機(jī)的功率大小不匹配造成電機(jī)不能啟動(dòng)?，F(xiàn)象就是電機(jī)在合閘后2－3秒左右未完全啟動(dòng)時(shí)，就很快將直流盤上250A的自動(dòng)空氣斷路器跳開，在排除了接線錯(cuò)誤、電樞串接電阻大小不合適、啟動(dòng)時(shí)間過短等諸多因素后，才發(fā)現(xiàn)是控制設(shè)備與電機(jī)功率不匹配所至，廠家技術(shù)人員因疏忽發(fā)錯(cuò)直流電機(jī)，安裝人員也未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)功率大于原來設(shè)計(jì)功率，控制箱內(nèi)接觸器型號(hào)不匹配，造成電機(jī)不能正常啟動(dòng)，后更換接觸器型號(hào)一切正常。3.3調(diào)試錯(cuò)誤在電氣電機(jī)接線設(shè)計(jì)中，通過啟動(dòng)控制回路圖一和圖二我們知道，直流潤滑油泵電機(jī)的啟動(dòng)電樞回路中用串聯(lián)加入型號(hào)為ZT2(46A,0.11歐姆)電阻R的方法來降低啟動(dòng)電流。在躲過電流峰值后，并通過時(shí)間繼電器K15，延時(shí)閉合K15常開接點(diǎn)加電Q2接觸器來達(dá)到甩掉啟動(dòng)電阻的目的。由于電機(jī)的啟動(dòng)電流比較大，一般情況下能達(dá)到額定電流的10-20倍，所以時(shí)間繼電器的整定值應(yīng)該躲過電機(jī)的啟動(dòng)電流峰值，同時(shí)因不允許將啟動(dòng)電阻在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)長時(shí)間通流使用，在電機(jī)完成啟動(dòng)后將啟動(dòng)電阻短路。在電機(jī)的啟動(dòng)試運(yùn)中曾經(jīng)出現(xiàn)過，因延時(shí)閉合調(diào)整時(shí)間過短（1秒鐘），造成轉(zhuǎn)速過大，電機(jī)發(fā)出尖銳刺耳的聲音，同時(shí)伴隨碳刷處大量火花，因及時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)，查出故障將時(shí)間調(diào)至3秒鐘后啟動(dòng)一切恢復(fù)正常。此外，直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要接通,不能斷開,而且起動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，同樣可能產(chǎn)生事故：a）如果電動(dòng)機(jī)是靜止的，由于轉(zhuǎn)矩太小(T=KTFIa),電機(jī)將不能起動(dòng)，這時(shí)反電動(dòng)勢為零，電樞電流很大，電樞繞組有被燒壞的危險(xiǎn)。b)如果電動(dòng)機(jī)在有載運(yùn)行時(shí)斷開勵(lì)磁回路，反電動(dòng)勢E立即減小而使電樞電流增大，同時(shí)由于所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不滿足負(fù)載的需要，電動(dòng)機(jī)必將減速而停轉(zhuǎn)，更加促使電樞電流的增大，以至燒毀電樞繞組和換向器。c）如果電機(jī)在空載運(yùn)行，可能造成飛車，使電機(jī)遭受嚴(yán)重的機(jī)械損傷，而且因電樞電流過大而將繞組燒壞。4綜述通過上述分析，我們知道，火電廠中直