淺析某自備電廠勵(lì)磁機(jī)故障原因與消除措施全國(guó)范圍內(nèi)連續(xù)20多個(gè)月的電力供應(yīng)短缺狀況已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。在短期內(nèi)難以彌合供需缺口的狀況下，一些地方政府采用給安裝自備發(fā)電機(jī)組或分散式電源系統(tǒng)的企業(yè)予政策、技術(shù)上扶持的舉措，促成了自備發(fā)電機(jī)組或分散式電源系統(tǒng)的發(fā)展，使在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)總?cè)萘窟_(dá)數(shù)千萬(wàn)kW的機(jī)組陸續(xù)投入運(yùn)行。勵(lì)磁機(jī)是自備發(fā)電機(jī)組或分散式電源的重要組成部分，其安全運(yùn)行與否不僅關(guān)系著交流發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，而且關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于勵(lì)磁機(jī)故障而引發(fā)的自備發(fā)電機(jī)組停機(jī)通報(bào)不時(shí)傳出。針對(duì)工作中碰到的兩例勵(lì)磁機(jī)設(shè)備故障做一淺析，供有關(guān)設(shè)備維護(hù)人員參照，以便盡快恢復(fù)故障設(shè)備的運(yùn)行。1制定與制造質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的事故某發(fā)電廠＃9發(fā)電機(jī)為QFS—125型〔Ue為13.8kV、轉(zhuǎn)子Ie為1635A〕，其主勵(lì)磁機(jī)為ZLG—550—30型〔550kW、300V、1832A并激〕，系上海某電機(jī)廠1974年產(chǎn)品。發(fā)電機(jī)負(fù)荷120MW，75Mvar，轉(zhuǎn)子電流1500A。某日，在沒(méi)有任何勵(lì)磁調(diào)整的狀況下，無(wú)功負(fù)荷突然大幅度擺動(dòng)，從75Mvar擺至50Mvar；勵(lì)磁機(jī)出風(fēng)口冒黑煙，整流子火花嚴(yán)重，火花長(zhǎng)約60～70mm，碳刷大部分被打碎，機(jī)組被迫緊急停運(yùn)。檢查發(fā)現(xiàn)主勵(lì)磁機(jī)84塊碳刷有81塊被打碎，整流子表面局部過(guò)熱，部分整流片凸片。按檢修規(guī)程進(jìn)行了冷態(tài)下車削處理。然后開(kāi)機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電壓升至7kV，轉(zhuǎn)子電流400A時(shí)，再次出現(xiàn)碳刷被打碎現(xiàn)象，造成二次停機(jī)。經(jīng)測(cè)量整流子偏心0.17mm〔0.05mm的技術(shù)規(guī)范〕，且有各別換向片凸起，相鄰片最大凹凸差為0.07～0.08mm。依據(jù)現(xiàn)象和檢查分析認(rèn)為，該型號(hào)勵(lì)磁機(jī)在制定和制造方面存在先天不夠。550kW同軸直流勵(lì)磁機(jī)是國(guó)內(nèi)最大容量的同軸直流勵(lì)磁機(jī)。其整流子直徑Φ×108/n(kW)計(jì)算，直流勵(lì)磁機(jī)的極限容量為600kW〔一般勵(lì)磁機(jī)容量是發(fā)電機(jī)容量的0.25％～1％〕，制造廠要求使用的DS－74B型碳刷只能適用在50m/s的圓周速度下運(yùn)行。而在高于50m/s速度下運(yùn)行時(shí)，勢(shì)必使整流子表面溫度升高。加之，大直徑高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的同軸直流勵(lì)磁機(jī)，整流子所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力較大，以致于使整流片發(fā)生變形。另外，550kW勵(lì)磁機(jī)采納同軸風(fēng)扇冷卻，原制定的風(fēng)道走向不合理，加上3道風(fēng)圈的影響，使整流子表面各部分冷卻不均勻，整流子各部分的熱變形也不一致，以及碳粉對(duì)整流子表面污染等。1〕整流片的材質(zhì)硬度偏低〔硬度為45度〕，容易磨損、變形；2〕制造工藝粗糙，整流片之間的高度誤差較大，片間云母墊層厚薄不均，各片間的緊力有差異，因此受熱后各片變形不等；3〕楔形推拔的緊力沒(méi)有明確規(guī)定，時(shí)緊時(shí)松，過(guò)緊可能造成整流片拱起，過(guò)松可能使整流片晃動(dòng)；4〕整流子的組裝采納冷套冷壓工藝，沒(méi)有采用熱變形處理，其內(nèi)應(yīng)力沒(méi)有釋放出來(lái)，而組并頭套開(kāi)焊，造成磁不平衡也是又一誘因；5〕DS－74B碳刷材質(zhì)不良，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，刷尾易松脫造成碳刷過(guò)熱，反過(guò)來(lái)造成碳刷卡死、冒火；6〕整流子中心不在勵(lì)磁機(jī)的幾何中性面上，刷桿距離不等影響換向效果；7〕整流子不園，光潔度低，表面氧化膜建立不起來(lái)，片間云母片凸出，以及整流子表面污染等。依據(jù)上述檢查分析，在現(xiàn)場(chǎng)采用了加溫、熱壓、熱車削整流子的方法進(jìn)行處理，整個(gè)工藝過(guò)程如下。1〕恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)工藝，對(duì)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子及整流片采納熱套、熱壓及6h的加熱變形處理，以便消除應(yīng)力。加溫前冷態(tài)背緊整流子。勵(lì)磁機(jī)解體檢查清掃后，檢查楔形推拔張圈的緊力，一般為13t，用敲擊法，聽(tīng)聲音和振動(dòng)，看背緊螺絲帽是否緊固。在背緊螺帽止釘處開(kāi)一斜槽口，用12磅錘子加墊鐵打緊背帽，并隨時(shí)用2磅小錘檢查背帽的緊固狀況，直至緊實(shí)為止。2〕整流子冷態(tài)緊固后，將電樞整體推入烘房加溫，烘烤中最高溫度不得超過(guò)120℃；堅(jiān)持120℃〔實(shí)際只加熱到110℃〕6h，使整流子盡量變形；電樞各部分溫度要均衡，防止局部超溫使絕緣損壞。整流子在熱狀態(tài)下緊固。在加溫?zé)嶙冃魏?，?duì)楔形推拔背帽再進(jìn)行緊固，用敲擊法檢查緊固狀況，然后裝復(fù)新止釘。止釘?shù)闹亓繎?yīng)合計(jì)背帽減輕的重量。3〕整流子在熱狀態(tài)下車削，要求整流子表面光潔度達(dá)到△×45°的倒角；對(duì)照冷、熱及車削后的整流子的偏心尺寸，以供分析處理。另外，碳刷改用材質(zhì)均勻、硬度適中、質(zhì)量穩(wěn)定的B374N型。經(jīng)上述方法處理后，機(jī)組投運(yùn)后運(yùn)行正常，再未發(fā)生整流子嚴(yán)重火花、碳刷被打碎現(xiàn)象，之后也經(jīng)多次測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)整流子凸片現(xiàn)象。2油泥臟污引發(fā)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障某日，某廠＃8發(fā)電機(jī)“勵(lì)磁回路接地〞信號(hào)發(fā)出。勵(lì)磁機(jī)為ZL105—3000型〔105kW/230V/456A3000r/min〕。停機(jī)后檢查、測(cè)量勵(lì)磁機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈。在現(xiàn)場(chǎng)用量程500MΩ/500V搖表測(cè)量勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣電阻為零。解體檢查發(fā)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子的碳、灰油泥臟污嚴(yán)重。解體后，首先用高壓空氣吹去浮灰。然后，用帶電清洗劑反復(fù)噴洗干凈后，進(jìn)行烘干處理。干燥后用量程500MΩ/500V搖表測(cè)量勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣電阻依舊為零，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣電阻近200Ω，測(cè)量換向片間電阻并進(jìn)行比較，全在合格范圍內(nèi)。借鑒兄弟單位處理勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣低的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，初步判斷勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組對(duì)轉(zhuǎn)軸有碳、灰油泥臟污短路接地故障。確定故障性質(zhì)以后，利用自制的鉤刀和電動(dòng)噴槍，拆掉整流子端的環(huán)氧樹(shù)脂包箍，取出升高片間的全部絕緣墊片后，用鉤刀鉤刮升高片內(nèi)側(cè)間隙和帶電清洗劑噴洗清理交替反復(fù)多次，在每次處理后用萬(wàn)用表測(cè)量其絕緣有逐漸升高之勢(shì)，但依舊達(dá)不到規(guī)定值〔≮Ω〕。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查和討論，查找資料后，決定用通流燒穿法來(lái)確定具體的接地點(diǎn)，這樣可通過(guò)觀察通入短路電流的大小和測(cè)量發(fā)熱的部位來(lái)找到接地點(diǎn)，也可通過(guò)通入的短路電流將短路接地的介質(zhì)燒穿以便于清除。具體做法是：在勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組〔換向片處〕與轉(zhuǎn)軸之間施加一交流電壓〔電流≯Ω。再一次在勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組〔換向片處〕與轉(zhuǎn)軸之間施加交流電壓升高到250V時(shí)，電流表指示為零。說(shuō)明接地點(diǎn)已消除。然后，對(duì)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行500V交流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)合格。拆掉試驗(yàn)設(shè)備用量程500MΩΩ，至此，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地故障消除。將轉(zhuǎn)子進(jìn)行烘干浸漆處理，恢復(fù)各升高片間絕緣墊塊，包扎好整流子端的環(huán)氧樹(shù)脂包箍，其它附件做工藝