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二线A水泥立磨主电机转子轴裂纹事故案例分析,

文章作者:关于企业 上传时间:2019-10-06

一线B水泥磨主电机放电事故案例分析事故性质:特大设备事故事故经过: 2005年9月17日11:45,44.11B主电机跳闸,主变告知中控说水泥磨系统有接地信号,中控通知电工到现场检查,高压盘上51SSM2和51SM1两个继电器翻牌,复位后检查高压盘和主电机都正常。13:00,值班主任联系电气责工,联系主变开磨,当中控开到选粉机机组时(磨主机的前一个机组),44.11B主电机跳闸,电工到现场检查未见异常。13:45中控主任联系主变开磨,当开到磨主机时,A、B两磨全跳闸,电工在电气室将高压小车拉出,去现场检查电机时发现电机西北侧着火,立即用灭火器灭灭。此时,高压盘上的4个保护继电器全部翻牌。检查着火处有烂笤帚和油污,判断应为电机打火引燃了笤帚和油污引起着火。于是值班主任联系公司相关领导到现场。 1.现场检验确认和处置过程: 公司相关领导赶到现场,听了岗位人员和电工的描述后,首先安排检查电机滑环室、电机主接线处、高压盘内外情况,外观检查没有异常。于是安排值班钳工拆主电机风筒和前端盖子,电工到主变借2500V高压摇表,办理主变停电手续,给主电机停电。同时联系机电公司作试验,检验主电机和主变接地信号问题。机电公司答复没有人,且仪器在六九水泥公司,且联系不上。在征得公司领导刘总同意的情况下,联系湘潭电机修理厂(位于丰润西马庄,该厂距离我公司最近,较有能力的大型高压电机修理厂),带仪器来厂进行鉴定。 16:00左右,电机前端打开,检查电机定子、转子线没有发现放电打火痕迹,只是定,转子间隙发生了变化,两侧相差大概有3mm左右,间隙东侧大西侧小,检查定子和转子两个瓦座地脚螺栓没有松动,定位销位置没有变化,基础没有发现裂纹。于是决定把电机所有端盖全打开检查,安排钳工继续卸端盖和风筒,准备进一步检查。此时湘潭电机修理厂也带仪器来到,我们一同打开高压盘的接线端,解开电机线,拉掉互感器保险,检测到主变电缆正常,高压开关正常,到电机侧接地。又在电机下解开电机接线,检测电机接地,电缆正常。至此确认电机已接地。 此时,电机所有端盖都已打开,大家仔细检查,找不到接地放电的痕迹。将此情况汇报给股份公司设备部李部长,指示我们说这种情况一定要抽转子检查。由于我们现场不具备抽转子的条件,考虑到湘潭电机修理厂在修理高压大电机方面具有一定实力,于是就决定拉到那里去抽转子检查。拆至18日凌晨5:00左右开始起运。 2.电机损坏程度确认和修理过程: 18日凌晨6:30,电机运到湘潭电机修理厂,将转子抽出彻底检查,寻找电机接地点。 通过检查发现: 1)定子线圈中部有2处硬币大小的放电烧痕,对应转子铁心中部也有2处硬币大小的放电烧痕; 2)定子上网格状的通风孔内部风蚀较严重(此电机防护等级较低,为IP23),定子槽楔处风蚀最明显,其中间部位最重,边缘磨蚀近1mm。转子上的两点烧痕较轻,只是铁心矽钢片略有损伤,并未伤及转子线圈;但转子上网格状的通风孔内部也有风蚀;转子端部开裂较严重。 3)定子转子之间没有发现电机扫堂的痕迹。以上三项检查结果都进行了拍照记录。 4)对电机进行试验确认及维修:测得定子三相对地电阻分别为500MΩ、0.3MΩ、0MΩ;测得转子对地电阻500MΩ,直阻0.0065Ω,初步判定转子线圈问题不大。决定逐步拆解定子把线进行排除检查。18日,对地绝缘试验,明显放电的2个把线对地电阻0Ω,拆解2个把线。耐压试验,4个把线打压6500V放电,其余打压8500V没问题,再拆解4个把线。19日,再次做定子耐压试验,又发现2个把线打压6500V放电,再拆解2个把线。20日,先做转子耐压试验,3000V、60s,没发现问题。对转子清扫,处理端部绝缘开裂部分(填充固化),并对整个转子浸漆,以改善风蚀转子的绝缘状况,进烘炉120℃烘干24小时。下午再次做定子耐压试验,又发现1个把线打压6500V放电, 1个把线打压2000V放电,再拆解2个把线。拆解10把线后,再进行试验,耐压9000V、60s,一切正常。21日,按照回装工艺要求,回装电机定子完毕,作定子浸漆前直流耐压试验,定子合格,进行定子整体浸漆,进烘炉120℃烘干24小时,转子出炉,进行直流耐压试验,电压升不上去,判定仪器容量小,转子电容大导致。(因第一次耐压检验正常,没有怀疑转子问题,第二天回装前的验收试验,证明是转子耐压时击穿了)。于是就认为22日电机可以拉回来了。22日,定子出炉进行各项试验均合格。转子进行回装前试验,打压到1700V时产生了击穿放电。将滑环与转子分开,发现转子接地,滑环不接地。将转子两端钢丝捆扎带割开试验,发现3处打压放电,并沿线圈绝缘基带爬电。检查发现三处放电点在同一组线上(即直流的负极线),这组线有明显的过热现象,颜色为暗红色,对应滑环为最内部的两个环,磨损也最严重。判定原因为这组线绝缘老化,处理绝缘后烘干不彻底,打压试验时产生了击穿放电,再烘干一夜。23日,与设备部李部长协商,降低试验电压到1500V,再次对烘干后的转子进行耐压试验,1500V、60s,合格。于是,进行端部绝缘处理,填充固定,缠无纬带,再次浸漆烘干固化,120℃烘干24小时。24日下午,电机定,转子试验都合格,电机组装回运。 3.电机大修后回装过程和遗留问题: 24日下午电机运回现场,至次日凌晨1:00左右回装完毕,打表发现联轴器对中不好(联轴器左右差3.62mm)。如要彻底找正联轴器,需要重新找正电机、减速机、磨机中心线,再用一天时间也不见得可以找正完毕。经过与设备部李部长协商,决定先解决主要问题,进行主电机试车及单机运转考核。然后再决定是否进行中心线彻底找正。25日2:30~5:30进行主电机单机考核运转。6:00左右,由中控主任联系机械人员确定是否连接联轴器,机械人员说不能连。上午8点多开始打表,领导确定不再找正,连接联轴器。大约11点钟开磨。经过带负荷运转考核,电机可以正常运转。但是,电机中心线偏的问题还未解决。停机时间及经济损失: 此设备事故造成一线B水泥磨停机191小时,直接经济损失1万元。事故主要原因: 1.该电机防护等级较低(IP23),冷却方式为外引风强制冷却,且工作在水泥车间的较多粉尘环境中(近几年粉煤灰系统跑灰和磨机系统正压跑灰影响最严重),造成一些细小的粉尘微粒,随着冷却风长期磨损定子和转子的网格状通风孔内壁,即定、转子绕线的绝缘层。随着线圈绝缘磨损越来越严重,电机的绝缘等级也越来越低。在修理过程中发现此电机是三层绝缘结构,是很薄的一种(我们国家是九层)。为电机发生局部放电事故埋下了隐患。环境问题是造成电机损坏的根源。 2.我们的四台同步电机担负着公司内功率因数补偿的任务,为补偿电网的功率因数,励磁电流调节得较高,这台电机励磁电流长期运行在1700A~1800A之间,功率因数调在超前0.97。长期运行在较高的电流下,转子温升很高,加剧了绝缘材料的老化。这是造成电机损坏的一个间接原因。 3.该电机投入使用20多年,已接近其设计使用寿命,在老设备管理上,对定,转子间隙检查频率低,每年一次,造成定、转子间隙发生了较大变化也没有检查出来,是造成电机损坏的的一个因素;在年度预防性试验项目中,由于考虑电机绝缘试验对电机的破坏作用,就没有安排进行,造成对这些老电机的绝缘状况掌握不够;据电机修理厂的经验判断,电源中较强的5次和7次谐波的作用是造成电机绝缘薄弱部位放电的最直接因素。 4.在对电机故障判断处理过程中,缺乏理性的手段。在主变通知B段有接地信号,电气室高压盘翻牌的情况下,没有摇测判断电机是否接地,就又指挥开机两次。是造成电机损伤恶化的一个重要因素。事故教训及今后的防范措施: 1.在设备管理上,对全公司范围内的所有防护等级较低,运行环境较差的电机,如生料磨,水泥磨,煤磨,二线水泥2#循环风机等,严格要求各责任车间,专业巡检人员,充分利用停机机会,采用目测检查和定期塞尺检查相结合的办法,加大定转子间隙检查频次;同时,采用试验手段,对这些电机进行一次摸底普查,以确定运行中的这些设备实际状况,对绝缘损坏较严重的,要准备进行大修处理;并且,固定每年对这些电机进行预防性试验检验工作;对那些长期工作在温度高,恶劣环境下的电机,要定期检查内部积灰清况,有机会时,安排抽转子检查,彻底清理内部油泥和积灰,以免加剧电机绝缘的老化进度,降低电机寿命。 2.丰润公司尽快出台一个高压电机出现故障时的处理规范,用理性的手段判断电机故障,尤其是各种信号继电器翻牌和出现接地信号时,更应进行理性的判断,不能草草收场,作出武断的决定,以免故障扩大,危机主机设备,造成无法挽回的损失。如主电机报故障跳闸后,所有故障信号在没有查清前不要复位;有过流,接地等信号出现时,一定要检查电机的接线,电机的滑环电刷,断电用2500V摇表摇测电机绝缘状况,进行排除判断。中控主任在未能确认故障彻底排除之前,不得指挥开启设备。 3.在环境卫生方面,加强对这些电机所处环境的治理、管理工作,封堵可能进灰的地方,用墩布墩地而不是清扫,以免形成二次扬尘,严格电机冷却风机过滤网的检查更换制度,减少灰尘进入电机内部的机会。要坚持经常的把环境治理放在一个重要的高度来抓。 4.配合公司设备部,在合理的范围内,逐步缩减用同步机补偿功率因数的额度,以降低励磁电流,保护电机转子绕组的绝缘,尽量延长电机的使用寿命。 5.电机联轴器不正问题,对分体式电机的危害很大,需要在有较长的听机机会时,进行彻底找正。 责任人处理结果:略。

二线A水泥立磨主电机转子轴裂纹事故案例分析事故性质:特大设备事故事故经过: 2007年11月15日,16:00时左右,中控操作员报告二线水泥立磨主电机后轴瓦温度56℃,有升高趋势,水泥车间和设备部人员赶到现场检查,发现新加接地碳刷被卡住,有火花,更换了新碳刷,温度趋于平稳,并有下降趋势,其它未见异常。22:00左右电机后轴瓦温度上升到62℃。温度又趋于平稳,决定维持生产。11月16日8:50左右,检查这台特护电机时,发现电机振动,后轴瓦异音,马上向公司领导汇报,并减料停磨。 综合考虑电机修瓦的前后经历,公司领导研究决定立磨电机送往上海一电机厂进行维修,二线水泥磨提前进入中修。 电机在上海市一电机有限公司的检查修理经过: 11月16日18:30电子装车出厂,11月18日晚电机到达上海一电机厂。11月19日,公司电气技术人员和上海一电机厂一起,对电机进行直阻和绕组绝缘实验(2500V摇表),结果都合格。下午对电机进行解体抽转子检查,发现电机扫膛较严重。厂家对电机定、转子清洗(专用电机清洗液),晚上烘干,次日做耐压试验,决定是保养还是大修。 11月20日上午电机定、转子出烘箱冷却,准备做耐压实验。下午耐压试验结果为:定子交流7KV,转子交流2.7KV,实验结果不合格。电机绝缘受损严重,电机定转子需大修更换线圈。丰润公司技术人员立即公司领导汇报,领导要求做大修准备。公司领导当晚22:30赶到上海。 11月21日,公司领导现场查看电机具体情况,和修理厂专家讨论该电机事故的可能原因及大修方案。最后确定大修方案如下: 1.确保导线截面积不变,设计、更换定子绕组。 2.确保导线截面积不变,设计、更换转子绕组。 3.轴档光车(轴承位)。 4.前、后轴瓦重浇加工。 5.前、后瓦油封更换。 6.滑环车散热沟(深度2mm),表面车平并抛光。 7.新做轴瓦绝缘垫2套(因国内不能做改为测绘)。 8.转子找动平衡。 9.轴瓦备测温原件,及油管连接口加绝缘垫。 10.装配,试车 11.提供事故分析报告 11月22至11月23日,电机定转子拆线,进烘箱升温烘干作线圈下线准备,2:20转子出烘箱后,发现轴负荷侧在轮辐根部有裂纹(约占轴的3/1左右)。向公司领导汇报情况,并将照片传过来,经公司领导同意更换新轴。 11月24日,厂家找到毛坯轴,开始加工新轴,同时拆卸旧轴,安排24小时不间断加工。12月9日晚,电机大修完。22:30电机从上海一电机厂装车出厂,12月11日17:30电机到厂连夜回装,23:30分电机回装就位,开主电机磨合电刷滑环和轴瓦,12月12日早晨,电机精确找正并调整联轴器间隙,16:54水泥立磨带料运行。 遗留问题:运行几天来,电机轴瓦温度正常,运行平稳,但绕组温度偏高,正与修理厂进行交流,准备淡季进行处理。 二线A水泥立磨电机轴瓦的几次检修经过: 1.第一次瓦温高处理经过: 9月17日下午16点,水泥立磨主电机前后轴瓦温度高报警,中控室停机,水泥电气责工、公司领导及设备部技术人员相继赶到现场,检查电机前后轴瓦测温热电阻,前后轴瓦冷却油站的供油压力和前后轴瓦回油情况,均正常。判断轴瓦在供油,冷却和温度检测方面没有问题。再试车时轴瓦温度上升趋势减缓,于是决定减料和降低研磨压力,让电机带负荷观察运行。同时安排设备部抓紧落实轴瓦备件采购。 2.第二次瓦温高处理经过: 9月18日零点班主电机前后瓦各报一次温度高,9月19日决定利用区调限电机会主动停机,抽瓦检查主电机轴瓦温度高的原因。上午11时,工程公司将电机后瓦取出, 检查发现钨金侧面有少量磨损,钨金表面部分厚度减少,但并不影响正常使用,随后将后瓦油池,油管,油箱等地方进行清理并回装。下午18时左右,将电机前瓦取出,发现上瓦有轻微磨损,但比后瓦磨损较重,下瓦北侧磨损严重,最薄处钨金厚度仅剩1mm左右,边缘已有部分钨金脱落。经股份公司机械副总工、工程公司等专家检查,判断此瓦已经不能再进行刮瓦处理,但可以继续使用,等到淡季和减速机大修同步处理,随后对前瓦油池等进行清洗后回装。分析电机瓦异常磨损的原因,大家认为可能是减速机输入轴或联轴器不正,导致电机轴受径向力的结果,也与电机前瓦磨损北侧,而后瓦磨损南侧的现象相吻合,于是安排对电机找正,检查减速机输入轴。 电机找正结果(单位:丝):

9月20日凌晨1:50,电机处理完毕,中控室单开电机,电机电流稳定在82A,2:13温度上升到44℃和45℃,在23分钟内瓦温变化基本正常。随后将主电机停下,观察电机前/后轴瓦温度略有下降,说明测温元件和供油润滑系统工作正常。2:21时磨主电机系统带负荷运行,2:29立磨带料,随后连续观察2个小时,瓦温一直正常。到5:08电机前瓦温突然升高,5分钟内上升了5℃,电机前瓦温度到64℃,电机联锁停机。对电机进行检查,并对照前瓦温度曲线,判断电机前瓦可能有部分钨金脱落,但温升并不高,前瓦钨金脱落应不严重。6:13再次将立磨开启,观察瓦温趋势走向正常。随后,安排岗位清洗回油过滤网,发现有少量金属碎屑,经检查是瓦表面钨金;再次清洗时没有。 根据以上情况,安排操作员将磨喂料量控制在170吨/小时以下,对立磨电机进行特护,维修车间倒班电工每一小时巡检一次,对电机的电流,前后瓦温,电机振动情况进行检查。再次敦促设备部采购电机前后轴瓦。 3.第三次瓦温高处理经过: 9月23日零点班和八点班,前后瓦交替报瓦温高停,17:00左右,电机前轴瓦温度升高,鉴于上次检查结果决定抽瓦检查,发现轴瓦钨金脱落严重,已经无法再正常使用。设备部联系修瓦,轴瓦重新浇铸钨金并刮瓦,调整油囊和瓦间隙,电机再次找正并调整联轴器间隙。至9月27日19:00左右,电机回装完毕,单开电机监视运行参数,运转4小时后,前瓦稳定在45℃,后瓦稳定在47℃。然后连接联轴器,9月28日3:33左右立磨电机带料运转。继续对立磨电机进行特护。 4.第四次瓦温高处理经过: 10月18日21:23立磨主电机后轴瓦温度高报(67℃),联锁停车。对照前瓦温度曲线,怀疑后瓦可能有部分钨金脱落或损坏,岗位人员清洗回油过滤网,发现有少量金属碎屑。决定拆瓦检查,发现上瓦有一定磨损,下瓦上沿也有一定磨损。找接触点刮瓦研瓦。10月19日19:00左右,电机回装完毕,空载试车仍然温度高停机,现场检查电机,判断中控室温度显示与实际一致(采取温度表测量和前、后瓦测温回路对调两种办法),连续测试几次都是一样结果。电话请示股份公司机械副总工,决定晚上再把瓦拆下来,明天早上现场决定修瓦方案。10月20日8:00,股份公司机械副总工来到现场,共同检查轴瓦的磨损情况,指出油囊尺寸和瓦的间隙不太合适,于是重新刮瓦,修整油囊,调整瓦的间隙,回装后瓦并单机试车8小时,前后瓦温度值走势正常,稳定在46℃,电流84A。然后进一步找正电机联轴器并安装,带负载试车2小时,10月20日22:25带料运行,监视电机运行平稳。电机电流约225A左右,前瓦温度53℃,后瓦温度63℃。随后立磨特护运行。 5.第五次瓦温高处理经过: 2007年11月2日16点班开始,电机后瓦又报温度高停机,11月3日零点班拆电机后瓦检查,发现磨损不大,决定由工程公司对电机后瓦刮研修复,到16点班电机后轴瓦修完并回装完毕,空试电机,后轴瓦温度仍然上升很快,很快到达停机温度。11月4日零点班接着拆瓦检查,上午请到股份公司机械副总工、北重退休的刮瓦技师赵技师到现场进行指导,他指出轴瓦顶隙,侧隙及油囊尺寸都不符合要求。经过大家研究决定对后瓦重新浇铸,由赵技师来重新刮研。 11月6日16点多钟,后瓦重新浇注加工完回厂,北重赵技师用自带工具亲自刮瓦、研瓦,并现场指导安装调整,11月7日零点班完毕,试车时后轴瓦温度仍然上升非常快,决定再连夜拆瓦检查,发现下瓦口和上瓦有硬点,股份公司机械副总工、赵技师和大家分析后,决定修瓦再试一次,下午瓦修完并回装完,试车时后轴瓦温度仍然上升非常快,试车两次后,检查电机后瓦热电阻测温杆,发现局部过热,且在翻动时测温杆对电机外壳有时有轻微火花,判断电机有轴电流产生,测量电流在0.1A至0.5A左右波动,在允许的范围内,于是在电机的后轴伸处增加一个接地碳刷。18:02单试电机,后轴瓦温升正常,监视运行1小时,前瓦46℃,后瓦50℃。16点班准备开磨,减速机高压泵出口压力低,最后查出是压力传感器坏,更换至11月8日零点班,二线水泥立磨带料运行。随后电机特护运行,并着手淡季对电机彻底检查,保养或大修的准备工作。停机时间及经济损失: 此设备事故造成二线A水泥立磨停机632.08小时,直接经济损失约42万元(修理费)。事故主要原因: 1.电机故障原因: 故障现象: 1) 定转子铁芯相擦,转子扫膛。 2) 转子有轴电压,轴电流产生。 3) 定转子绕组耐压试验,绝缘被击穿。 原因分析: 转子绕组拆除线圈后发现,主轴在负荷侧轮辐焊接根部有明显断裂现象(这个裂纹在转子绕组线圈拆除前无法看到),轴断裂弯曲后使转子铁芯偏心,造成转子铁芯在固定的点周期相擦、扫膛。转子绕组相擦部位慢慢磨损,磨损严重点绝缘破坏,最后转子绕组局部短路,导致轴电压轴电流的产生。随着磨损加剧,轴电压轴电流逐步增大。定转子绕组绝缘磨损后进行耐压实验时,没有达到额定电压就被击穿。电机必须进行更换定转子绕组大修。 总之,造成电机故障的根本原因是轴断裂弯曲。 2.轴断裂的可能原因: 转子制造过程中,轮辐焊接部位经过热处理工艺,应力未能完全消除,存在较多残余应力,当负载过大或所带负载振动较大时,在轴的薄弱环节因应力释放产生裂痕,裂痕扩大产生轴断裂。 总之,轴残余应力的存在及负载过大是产生轴断裂的根本原因。 3.其他原因: 长期满负荷运转(额定电流为239A,工作电流230A左右),及立磨系统不可避免的振动问题,是造成轴断裂的可能诱发因素。 在冀东的检修规程中,没有涉及电机轴电压轴电流的检查规范,和相应的实施技术规范,规定的预防性检查试验项目中也没涉及此项内容。事故教训及今后的防范措施: 此次电机事故不存在检查,管理不到位,检修措施不力等人为过错因素,因此不追究相关人员责任。 1.在冀东的检修规程中,增加高压电机轴电压轴电流的检查规范和制度,和相应的实施技术规范,在预防性试验中,尽早发现问题。 2.电机轴瓦出现异常的温升和磨损时,应首先检查轴电压轴电流,对于轴电压轴电流超标的电机,应尽早安排轴的整体探伤检查项目。 3.推动集团公司内部建立共享备件库,有条件时可推动与大的伙伴或供应商交换设备数据,利于调剂备品备件,减少故障停机时间。

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