故障檢修與技術(shù)維護(hù) |
導(dǎo)致發(fā)電機(jī)溫度升高或過(guò)熱的來(lái)由 |
摘要:發(fā)電機(jī)在使用的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)發(fā)生發(fā)電機(jī)繞組和鐵芯過(guò)熱現(xiàn)象,不僅會(huì)影響發(fā)電機(jī)的工作效率,而且還會(huì)大大降低發(fā)電機(jī)的使用壽命,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)各軸承溫度比正常值明顯升高或超限。因此,弄清發(fā)電機(jī)溫度異常的原因及處理方法就顯得尤為重要了。解決發(fā)電機(jī)高溫故障應(yīng)需要從實(shí)際出發(fā),先找到原因再根據(jù)具體的原因來(lái)進(jìn)行處理,以免鐵芯被燒壞。
一、發(fā)電機(jī)高溫常見(jiàn)故障原因
1、沒(méi)有按技術(shù)條件運(yùn)行
如定子電壓過(guò)高,鐵損增大;負(fù)荷電流過(guò)大,定子繞組銅損增大;頻率過(guò)低,使冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變慢,影響發(fā)電機(jī)散熱;功率因數(shù)太低,使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流增大,造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱。應(yīng)檢查監(jiān)視儀表的指示是否正常。如不正常,要進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)和處理,使發(fā)電機(jī)按照規(guī)定的技術(shù)條件運(yùn)行。
2、三相負(fù)荷電流不平衡
過(guò)載的一相繞組會(huì)過(guò)熱;若三相電流之差超過(guò)額定電流的10%,即屬于嚴(yán)重蛄相電流不平衡,三相電流不平衡會(huì)產(chǎn)生負(fù)序磁場(chǎng),從而增加損耗,引起磁極繞組及套箍等部件發(fā)熱。應(yīng)調(diào)整三相負(fù)荷,使各相電流盡量保持平衡。
3、風(fēng)道堵塞
風(fēng)道被積塵堵塞、通風(fēng)不良,造成發(fā)電機(jī)散熱困難。應(yīng)排除阻礙物,拆開(kāi)電機(jī),徹底吹清各風(fēng)道,清除風(fēng)道積塵、油垢、使風(fēng)道暢通無(wú)阻。
4、冷卻器堵塞
進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)高或進(jìn)水溫度過(guò)高,冷卻器有堵塞現(xiàn)象。應(yīng)降低進(jìn)風(fēng)或進(jìn)水溫度清除冷卻器內(nèi)的堵塞物。在故障未排除前,應(yīng)限制發(fā)電機(jī)負(fù)荷,以降低發(fā)電機(jī)溫度。
5、潤(rùn)滑脂加注量錯(cuò)誤
軸承加潤(rùn)滑脂過(guò)多或過(guò)少,應(yīng)按規(guī)定加潤(rùn)滑脂,通常為軸承室的1/2~1/3(轉(zhuǎn)速低的取上限,轉(zhuǎn)速高的取下限),并以不超過(guò)軸承室的70%為宜。
6、軸承磨損
若磨損不嚴(yán)重,使軸承局部過(guò)熱;若磨損嚴(yán)重,有可能使定子和轉(zhuǎn)子摩擦,造成定子和轉(zhuǎn)子避部過(guò)熱。應(yīng)檢查軸承有無(wú)噪音,若發(fā)現(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子摩擦,應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢修或更換軸承。
8、導(dǎo)線斷裂
定子繞組的并聯(lián)導(dǎo)線斷裂,使其他導(dǎo)線的電流增大而發(fā)熱。應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢修。
9、功率因素低
負(fù)載功率因數(shù)太低,調(diào)整負(fù)載,使勵(lì)磁電流不超過(guò)額定值。
發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布 |
二、發(fā)電機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)造成溫度升高
當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)速度過(guò)快,內(nèi)外圈之間會(huì)因?yàn)橄嗷ミ\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦而生產(chǎn)熱量。若不考慮能量損失,則軸承與轉(zhuǎn)子之間摩擦力做功與產(chǎn)生的熱量相等。
根據(jù)物理學(xué)公式
Q=W=μNs
μ為摩擦系數(shù),與接觸面的粗糙程度決定,對(duì)發(fā)電機(jī)而言,與內(nèi)外圈滾珠和滾柱間的粗糙程度有關(guān),軸承在完工出廠后,其粗糙面程度已經(jīng)確定,減小摩擦系數(shù)的方法只能在軸承與滾柱之間添加潤(rùn)滑油;
N為軸承受到的壓力;
s為軸承運(yùn)動(dòng)的相對(duì)距離,由軸承半徑、轉(zhuǎn)速、運(yùn)行時(shí)間決定。
軸承所受到的壓力由兩部分組成,一部分為轉(zhuǎn)子分布在軸承上的重力,另一部分為轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的離心力。離心力的產(chǎn)生主要是轉(zhuǎn)子重心與軸承重心無(wú)法完全重合造成的。
離心力計(jì)算公式
F離=ω2r
ω——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,
r——轉(zhuǎn)子重心于軸承中心的偏差距離。
由公式可知,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和兩個(gè)中心的偏差距離是影響離心力大小的主要因素。因離心力方向的不確定性,使軸承受到的壓力稱規(guī)律性變化。但當(dāng)軸承內(nèi)外圈間的游隙和竄動(dòng)量大于設(shè)計(jì)值時(shí),內(nèi)外圈間存在異常摩擦力,使軸承在X軸上產(chǎn)生壓力,導(dǎo)致軸承總的受力值變大,產(chǎn)生的熱量增加。發(fā)電機(jī)軸承外圈與發(fā)電機(jī)外殼相連,軸承產(chǎn)生的熱量通過(guò)傳導(dǎo)向外擴(kuò)散,但潤(rùn)滑油充滿軸承內(nèi)部,若潤(rùn)滑油傳熱效果不好,影響熱量外散也會(huì)造成軸承溫度升高。
三、外部因素造成溫度過(guò)高
1、部件損耗產(chǎn)生的熱量。
發(fā)電機(jī)在工作狀態(tài)中,電機(jī)內(nèi)部不可避免會(huì)造成部件的磨損,如定子或轉(zhuǎn)子的銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗及附加損耗等,使發(fā)電機(jī)軸承溫度升高。轉(zhuǎn)子回路的銅耗包括轉(zhuǎn)子銅材繞組的的電阻及個(gè)串聯(lián)繞組的電阻,勵(lì)磁回路的銅耗勵(lì)磁繞組銅材的電阻及外串的調(diào)節(jié)電阻組成。
計(jì)算公式為:
PCu=PCus+PCuf=Is2xRs+If2x(Rf+Rp)
其中:Is——轉(zhuǎn)子回路的總電流;
If——勵(lì)磁繞組回路的總電流;
Rs——轉(zhuǎn)子回路的總電阻;
Rf——勵(lì)磁繞組的總電阻;
Rp——外串的調(diào)節(jié)電阻;
以上物理量中轉(zhuǎn)子回路的總電阻、勵(lì)磁繞組的總電阻和外串的調(diào)節(jié)電阻在電機(jī)設(shè)計(jì)完成后是固定不變的。因此電機(jī)銅耗主要有勵(lì)磁回路的電流和轉(zhuǎn)子回路電流的大小決定的。
同理,鐵耗主要由渦流損耗和磁滯損耗兩部分構(gòu)成,影響因素有磁通交變頻率及磁密的值有關(guān)。機(jī)械損耗是由于碳刷和換向器的摩擦、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與空氣摩擦造成的損耗;附加損耗為除以上損耗之外的其他原因產(chǎn)生的損耗,一般將額定損耗的0.5%-1.0%作為附加損耗。總之,發(fā)電機(jī)的銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗均有可控制的影響因素,這些損耗可以通過(guò)技術(shù)手段降低,從而減少熱量的產(chǎn)生。
2、發(fā)電機(jī)水冷器散熱。
發(fā)電機(jī)冷卻方式由空空冷卻、空水冷卻和水套冷卻等。發(fā)電機(jī)冷卻裝置在吸收熱量的同時(shí),對(duì)外散發(fā)熱量,這也成為軸承溫度升高的原因之一。以水冷器為例,水冷器在從發(fā)電機(jī)內(nèi)吸收熱量,降低發(fā)電機(jī)溫度的同時(shí),通過(guò)冷卻液將熱量排除機(jī)艙,理想狀態(tài)下,水冷器吸收的熱量與冷卻液吸收的熱量相等。但在實(shí)際工作中,水冷器吸收的熱量與冷卻液流量成正比,大小與冷卻液的傳導(dǎo)系數(shù)和散熱器的表面積有關(guān)。水冷器吸收的熱量與冷卻液吸收的熱量的差值,也是造成軸承溫度升高的原因。
3、發(fā)電機(jī)外殼散熱對(duì)軸承的影響。
發(fā)電機(jī)熱量的散發(fā)除冷卻裝置外,還有通過(guò)電機(jī)外殼向外界散熱。根據(jù)熱輻射相關(guān)公式可知,發(fā)電機(jī)外殼向外界輻射的熱量,與發(fā)電機(jī)外殼空氣流量、外殼與空氣溫度差、空氣吸熱能力、外殼灰度有關(guān)。若發(fā)電機(jī)外殼散熱受阻,則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度的升高,包括軸承。
四、處理措施
根據(jù)軸承溫度升高熱量來(lái)源分析以及長(zhǎng)期工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)軸承溫度升高造成的系統(tǒng)故障可以從以下幾方面控制預(yù)防:
1、潤(rùn)滑油性能的好壞,決定了滾珠與滾柱間的摩擦系數(shù),更換質(zhì)量較好的潤(rùn)滑油,可有效降低由于摩擦產(chǎn)生的熱量。
對(duì)于選定的潤(rùn)滑油品牌,其性能已經(jīng)固定,但在使用過(guò)程中可能造成污染降低其性能,對(duì)于這種情況應(yīng)及時(shí)檢測(cè),定期更換或補(bǔ)充潤(rùn)滑油,確保軸承部位的摩擦系數(shù)最小,減少熱量的產(chǎn)生。
圖2 發(fā)電機(jī)新舊油脂的降溫效果差異 |
2、提高發(fā)電機(jī)安裝質(zhì)量。
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重心與軸承重心的偏差距離是影響軸承所受壓力的重要因素,通過(guò)提高發(fā)電機(jī)安裝質(zhì)量,減少偏差,確保軸承內(nèi)外圈的間隙和竄動(dòng)量符合設(shè)計(jì)值,減少軸承自身運(yùn)轉(zhuǎn)造成的熱量產(chǎn)生。
3、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量由轉(zhuǎn)子回來(lái)電流、勵(lì)磁回路電流、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)硅鋼片質(zhì)量決定。
在電壓固定的情況下,電流大小由電路中電阻決定,電阻大小與材料性能、長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān)。在材料確定、粗細(xì)一致的情況下,材料的長(zhǎng)度成為影響電阻的決定性因素。若以質(zhì)量衡量長(zhǎng)度,發(fā)電機(jī)組件的質(zhì)量減少可有效降低發(fā)電機(jī)熱量產(chǎn)生。
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