立井提升电动机故障多发的原因分析及处理

【摘 要】本文针对立井提升中高压电动机故障多发的实际情况，通过多方面、多层次、多因素的分析电机故障产生的原因进行阐述。结合现场实际情况有针对性的采取简单有效的方式、方法进行问题解决，取得了较好的应用效果，值得我们工程技术人员在其它行业领域探讨和借鉴。

【关键词】提升机电动机；故障多发；原因分析与处理

0 引言

某矿立井提升设备为洛阳矿山机械厂制造的JKM2.8×4/Ⅱ型多绳摩擦绞车，目前配套电机为800KW×2，绕线式三相异步八级电动机。该提升设备于1980年9月28日建成投产，设计年产量90万t/a，当时主井主电机功率为630KW×2，16小时工作制。1987年后开始改扩建，将主电机功率更换为800KW×2，同时减速机进行了改造，速比降为11.5，提升能力由原来的90万t/a提升为150万t/a。随着产能的增加主井电机长时间处于满负荷运转状态，逐渐表现出了其性能弱点，设备故障率较高。

1 主电机故障原因分析

1.1 初步原因分析

主井电机故障频发，多为并联套开焊、转子引出线烧断、星点连线烧断等故障，并联套开焊较为容易发现，可根据现场掉锡情况进行判断，处理也相对比较简单，影响时间较短。而其它两种情况，都发生在绝缘内部，多为突然发生，平时巡检时无法观察到，而利用测温仪也无法进行实时监测，发生故障时处理方法比较复杂，工艺要求较高，需要对引出线等进行现场焊接或更换，一般影响时间较长，这些都严重影响了主井的正常生产。综合以上现象，归根结底，电机的各种故障都是因为温度过高所致。

电动机正常运行过程中，存在着损耗，主要有铁损、铜损和机械损耗。这些损耗最终将转变为热，使电机温度升高。电动机正常运行时，其温升是不会超过温升限值的。只有电机在故障或处于电气隐患状态下，才会过热，电机过热会缩短电机使用寿命。

根据计算公式：Q=I2×R×∫t，电流的平方与对应电阻乘积，为电机铜损，而铁损一般是固定不变的，铜损和铁损共同构成电机的主要损耗。由公式可以看出，电机的发热量与电流的平方，绕线内阻及运行时间等都成正比，当电流增大时，电机的铜损增加最快，即电机温升加剧，其能量在电机的制造工艺水平的最薄弱处。从而造成电机的并列套烧损、引线烧断等现象。

1.2 电机故障主要原因分析

结合现场设备条件和使用情况等因素，主井电机故障主要原因有以下几个方面：

（1）现用电机为非标准电机，B级绝缘，虽然额定电压、电流都符合提升容量要求，但是其热稳定性得不到保障，为了保证安装要求，电机外型按630KW电机制造，其体积较小，定子绕组及转子铁心为了达到相应的额定电压与电流，又必须按800KW电机标准，因此，该电机内部结构设计紧凑，通风不良，造成了散热不符合要求。温度会随着电机的持续运行而不断上升，直至超过其所能承受的能力。

（2）负荷加大后，启动电流增加，一般三相异步电机的启动电流为额定电流的6～7倍，重载时会更大，从以上公式可知，较大的电流使得电机温升迅速，从而导致烧断、开焊等故障。2004年改造后，增加了提升负荷，由原来的每斗9T增加到每斗9.5T至现在的每斗10T，造成电机启动时间加长、全速运行时电流增大，这对电动机的安全运行是非常不利的。

（3）启动频繁，休止时间不足，大型电动机因频繁启动，可加速温升，使电机发热持续时间过长，导致绝缘材料迅速老化，介质损耗增加，发热更历害，严重时则导致击穿而损坏。目前由于提高速度及缩短卸载时间等因素，每小时最多可提42斗，一个圆班下来，最多时竞提到了900斗，甚至更多，除了每天正常的2个小时检修时间外，其它时间几乎都处于满负荷工作状态，电机休止时间很小，使得电机经常由于过载提升而造成局部过热，轻微时表现为并联套开焊，严重时则造成引出线等突然烧断。

（4）电机老化严重，该800KW电机自从1987年改造以为，一直使用至今，其绝缘部件及转子铁及定子绕组等均有不同程度老化。变频改造后，尤其加剧了其转子的承载强度，由于是定子短封，采用转子送电的方式中压变频调速。该方法使得转子长时间处于高压高频大电流状态，使转子绕组温度迅速升高，易在最薄弱的环节发生故障，即转子引出线的薄弱处烧断。

（5）电源电压过高也是影响电机使用寿命的原因之一。主井6KV电压一般可达6.3～6.4KV，当电源电压过高时，电动机反电动势、磁通及磁通密度均随之增大。由于铁损耗的大小与磁通密度平方成正比，则铁损耗增加，导致铁心过热。而磁通增加，又致使励磁电流分量急剧增加，造成定子绕组铜损增大，使绕组过热。因此，电源电压超过电动机的额定电压时，会使电动机过热，严重时则导致烧断故障。

2 解决方案提出与实际工作验证

如果想要改善这种局面，建议从以下几个方面给予解决：

（1）更换符合国家标准的800KW电动机，由于当前电动机的特殊情况及其工作制式等不适合现有的工作强度，只有更换为标准800KW电动机，使电机动的体积满足散热条件，才能有效缓解电机频繁故障的现象。

（2）减少负载，即减少每斗提升量，可有效减小电机启动电流，减少大电流冲击，从而控制电机温升，减少绝缘破坏，减少故障发生。

（3）降低提升频率，增加电机休止时间，即延长卸载时间或增加每班电机的停止时间，使电机温升在一定范围内，然后再进行提升工作。

（4）更换新电机，按照现有位置及基础定制新电机，增强制作工艺，增加所用材料绝缘等级（F级），提高电机抗大电流频繁启动的能力。

（5）有效控制电网电压，使之保持在国家规定的数值范围内，以保证电机的正常工作。由于使用变频控制，所以在电控中增加有源滤波装置和静止无功补偿装置。

综合以上分析，采用（1）和（2）两种方案是被动的防护方式。其余三种方案即符合现场实际，也很容易做到。所以，实际采用和落实了（3）（4）和（5）三种方案。应用效果比较明显。

3 结束语

在现场设备的使用中，受到各种不利因素和条件的限制，不能全部更新所有设备。但是，可以通过多方面、多层次的分析，不断地总结经验，解决现有问题，使设备达到最佳的状态，适应生产的需求。其目的和意义非常重大。可以在更多的领域和行业应用。值得工程技术人员研究与探讨。

【参考文献】

[1]胡虔生，胡敏强，主编.电机学[M].中国电力出版社，2009，7.

[2]赵家礼，主编.高压交流电动机检修技术问答[M].化学工业出版社，2008，1.

[3]杨天明，王春阳，魏增菊，编.电机绕组维修技术[M].化学工业出版社，2006，6.