窯主傳直流電機(jī)專題調(diào)研報(bào)告

1、窯主傳直流電機(jī)專題調(diào)研報(bào)告為進(jìn)一步加強(qiáng)主機(jī)設(shè)備管理，提高窯直流電機(jī)運(yùn)行受控度，針對(duì)窯主傳直流電機(jī)存在的共性問(wèn)題，電氣自動(dòng)化部于2012年9月3日-5日組織相關(guān)專業(yè)人員到直流電機(jī)生產(chǎn)與維修單位進(jìn)行實(shí)地考察調(diào)研，雙方圍繞著公司南洋窯主傳直流電機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題（電機(jī)整流子打火、電機(jī)定子溫度高及電機(jī)停機(jī)后絕緣下降快）進(jìn)行交流研討。具體情況如下：一、直流電機(jī)換向打火分析首先介紹火花等級(jí)的分類及其危害，根據(jù)“火花”大小，對(duì)直流電機(jī)的“打火”分為五個(gè)等級(jí)：1級(jí) 、11 /4 級(jí)、11 /2 級(jí)、2級(jí)、3級(jí)。一般11 /2 級(jí)及以下屬于無(wú)害火花，2級(jí)以上屬于有害火花?；鸹ǖ燃?jí)分類火花等級(jí)碳刷下的火花程度換向

2、器及碳刷的狀態(tài)1級(jí)無(wú)火花換向器上沒(méi)有黑痕及碳刷上沒(méi)有灼痕11/4級(jí)碳刷邊緣僅小部分（約1/5至1/4刷邊長(zhǎng)）有斷續(xù)的幾點(diǎn)點(diǎn)狀火花11/2級(jí)碳刷邊緣大部分（大于1/2刷邊長(zhǎng)）有連續(xù)的較稀顆粒狀火花換向器上有黑痕但不發(fā)展，用汽油即能擦除，同時(shí)碳刷上有輕微灼痕2級(jí)碳刷邊緣大部或全部有連續(xù)較密的顆粒狀火花，開(kāi)始有斷續(xù)的舌狀火花換向器上有黑痕用汽油不能擦除，同時(shí)碳刷上灼痕；如短時(shí)出現(xiàn)這級(jí)火花，換向器上不出現(xiàn)灼痕，碳刷不燒焦或損壞3級(jí)碳刷整個(gè)邊緣有強(qiáng)烈的舌狀火花，伴有爆裂聲換向器上有黑痕，用汽油不能擦除，同時(shí)碳刷上灼痕；如在這一級(jí)火花下短時(shí)運(yùn)行，換向器上將出現(xiàn)灼痕，同時(shí)碳刷將被燒焦或損壞換向火花產(chǎn)生的因素

3、很多，可歸結(jié)為：1、電磁原因。換向元件內(nèi)的電抗電勢(shì)和換向電勢(shì)的合成不等于零，使元件內(nèi)的電磁能以火花的形式釋放；2、機(jī)械原因。換向器工作面的狀態(tài)不良，主要表現(xiàn)為：換向器凸片和變形、電樞平衡不好、運(yùn)行時(shí)振動(dòng)、片間云母凸出、碳刷材質(zhì)及壓力不合適、碳刷刷握間隙不合適、碳刷刷握工作不良、刷架中心與電機(jī)主磁極中心偏差過(guò)大等；3、電機(jī)負(fù)載和周圍環(huán)境。電機(jī)過(guò)載、沖擊性負(fù)載、電流變化率過(guò)高、濕度太低、有害氣體、含塵量過(guò)高將造成氧化膜平衡破壞，無(wú)法保持正常的滑動(dòng)接觸而產(chǎn)生火花。4、制造的工藝上的原因。由于設(shè)計(jì)時(shí)補(bǔ)償度(補(bǔ)償繞組用于消除由于電樞反應(yīng)所引起的氣隙磁場(chǎng)畸變，減小了產(chǎn)生電位差火花和環(huán)火的可能，補(bǔ)償繞組的大

4、小和結(jié)構(gòu)將直接影響打火的大小)和換向?qū)挾仍O(shè)計(jì)不合理、制造過(guò)程中整流子銅排質(zhì)量不合格、換向器表面的同心度和云母下刻的深度達(dá)不到要求、升高片焊接不牢等原因?qū)е绿妓⒋蚧?，由此類原因引起的打火在使用初期即?huì)產(chǎn)生，一般情況廠家在出廠時(shí)都進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和質(zhì)量把關(guān)，出現(xiàn)此種情況較少。上述對(duì)直流電機(jī)換向打火的原因及火花等級(jí)進(jìn)行總結(jié)，總體來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致直流電機(jī)打火的原因有兩大類：一類是機(jī)械“火花”，一類是電氣“火花”，為了正確的消除有害火花，找出產(chǎn)生火花的原因，專業(yè)人員對(duì)公司目前引起打火可能存在的原因進(jìn)行細(xì)化，具體情況如下：1、日常使用不規(guī)范，長(zhǎng)期超負(fù)荷或輕負(fù)荷運(yùn)行。電機(jī)負(fù)載電流大，長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷使用并超過(guò)電機(jī)允許的過(guò)

5、載倍數(shù)，導(dǎo)致電機(jī)溫升高；負(fù)載電流偏小導(dǎo)致氧化膜難以形成(一般每個(gè)碳刷的電流密度在8a/mm2和12a/ mm2之間會(huì)有助于氧化膜的形成)，這些因素都有可能導(dǎo)致火花的產(chǎn)生。2、碳刷安裝、使用不規(guī)范引起的“火花”。碳刷長(zhǎng)時(shí)間使用磨損過(guò)大導(dǎo)致壓力偏?。皇褂貌煌铺?hào)的碳刷導(dǎo)致導(dǎo)電率和接觸電阻不一樣，碳刷的磨損速度也不一樣；碳刷在刷握內(nèi)不能自由活動(dòng)、存在卡滯現(xiàn)象；在更換碳刷時(shí)沒(méi)有進(jìn)行打磨、碳刷與整流子的接觸面積不夠等原因。3、刷握及刷卡安裝使用不規(guī)范產(chǎn)生的火花。由于刷握或碳刷的質(zhì)量原因?qū)е卤舜酥g的間隙過(guò)小，碳刷不能自由在刷握內(nèi)活動(dòng)，刷握與換向器表面的距離不合理，距離大易導(dǎo)致碳刷的跳動(dòng)，距離過(guò)小易造成與

6、換向器表面的拉?。桓鼡Q的刷卡彈簧壓力與其他壓力不一樣、壓力不合理（全部碳刷壓力差不超過(guò)10%）等。4、換向器本體存在問(wèn)題導(dǎo)致的火花。由于維護(hù)保養(yǎng)工作不到位或工況原因?qū)е聯(lián)Q向器本體存在一些問(wèn)題：如換向器磨損大，表面粗糙不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)；云母片拉槽不清，凸出、有毛刺；換向器倒角不良；換向器表面太臟、有油污、灰塵等。5、檢修施工不規(guī)范，刷架的磁力中心線位置發(fā)生偏移導(dǎo)致打火。由于施工前沒(méi)有做好標(biāo)記，檢修后中心位置發(fā)生偏移導(dǎo)致?lián)Q向效果變差出現(xiàn)火花。6、電機(jī)振動(dòng)大導(dǎo)致的打火。因負(fù)載原因、“找正”不當(dāng)或電機(jī)自身等原因引起電機(jī)振動(dòng)大，碳刷的跳動(dòng)也變大，接觸不良導(dǎo)致火花。7、電機(jī)繞組存在問(wèn)題。電機(jī)長(zhǎng)期使用后，多種原因引

7、起電樞繞組、換向繞組、補(bǔ)償繞組有匝間短路引起的換向火花。8、工作環(huán)境方面的原因?？諝庵写嬖谟泻怏w和耐磨性灰塵；電機(jī)的周圍環(huán)境溫度過(guò)高或低。9、刷握、碳刷、刷架等更換的零部件質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。如碳刷的尺寸不對(duì)、卡簧的壓力過(guò)大或過(guò)小、刷架支撐力不夠等均會(huì)對(duì)電氣的打火產(chǎn)生影響。直流電機(jī)的換向不良，火花大的問(wèn)題與許多因素有關(guān)，而有時(shí)又是好幾個(gè)因素相互影響的，有時(shí)一個(gè)因素在電機(jī)同時(shí)出現(xiàn)幾個(gè)換向不良的癥狀，所以直流電機(jī)換向的故障處理是比較復(fù)雜和困難的工作。處理的方法最好是進(jìn)行全面的檢查，將影響各種復(fù)雜因素逐一澄清，找出問(wèn)題所在，“對(duì)癥下藥”。二、關(guān)于電機(jī)定子溫度高、繞組散熱不良的分析1、設(shè)計(jì)及制造工藝問(wèn)題。

8、原出廠材質(zhì)選擇存在不足（電機(jī)硅鋼片的選擇、銅導(dǎo)線截面積的大小等；電機(jī)定子內(nèi)部空間設(shè)置、線圈端部是否帶通風(fēng)口、線圈是否采用分層保證線圈的散熱及繞組熱電阻的安放位置等。2、熱平衡參數(shù)的選取。對(duì)電機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)量的選取及與電機(jī)發(fā)熱量是否平衡。3、使用工況。電機(jī)是否存在長(zhǎng)期過(guò)載、強(qiáng)制通風(fēng)量不足或是電機(jī)使用環(huán)境溫度過(guò)高等情況。（圖一、電機(jī)定子內(nèi)部結(jié)構(gòu)）（圖二、電機(jī)轉(zhuǎn)子外部）三、電機(jī)絕緣下降快分析1、電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)。電機(jī)繞組是否采用真正的真空浸漆，掛漆量可否滿足要求，繞組及鐵心之間是否充滿絕緣漆。2、電機(jī)使用環(huán)境?？諝馐欠癯睗?，由于電機(jī)運(yùn)行時(shí)電機(jī)處在高溫情況下，停機(jī)后由于溫差變化在電機(jī)內(nèi)部易產(chǎn)生水汽。3、日常維

9、護(hù)和保養(yǎng)。電機(jī)停機(jī)后是否徹底清除灰及碳粉，長(zhǎng)期灰塵及碳粉的堆積易造成電機(jī)繞組散熱不良及絕緣老化。4、電機(jī)使用工況。電機(jī)使用過(guò)程中是否存在長(zhǎng)期過(guò)載情況或是開(kāi)停機(jī)頻繁等，以上兩種情況，都容易造成大電機(jī)沖擊繞組，使得絕緣下降。針對(duì)水泥行業(yè)實(shí)際情況和我公司前期直流電機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合此次交流的內(nèi)容，對(duì)公司后期直流電機(jī)的運(yùn)行管理提出以下要求：一、規(guī)范日常點(diǎn)、巡檢體系，完善巡檢內(nèi)容，建立專門的巡檢表格，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。1、巡檢碳刷是否存在火花，火花等級(jí)是否在受控范圍內(nèi)（對(duì)照上表）。2、碳刷是否存在磨損過(guò)大的情況，當(dāng)磨損超過(guò)1/3以上時(shí)原則上要進(jìn)行更換，如不具備條件要加強(qiáng)監(jiān)控，打火加劇將必須停機(jī)進(jìn)

10、行處理；碳刷是否存在跳動(dòng)過(guò)大或是刷握內(nèi)存在卡滯等現(xiàn)象。3、定子繞組、電樞繞組、換向器、碳刷的溫度是否正常。f級(jí)絕緣繞組溫度一般在100度以下，換向器溫度一般不超過(guò)80度，否則要對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢查；整流子和碳刷的溫度可用手持式測(cè)溫槍檢測(cè)。4、換向器表面是否存在碳粉、油污、灰塵等污染物，整流子表面是否有被灼傷的痕跡。5、電機(jī)振動(dòng)及聲音是否正常、電機(jī)軸承運(yùn)行是否正常、冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓是否正常，進(jìn)出風(fēng)口過(guò)濾網(wǎng)是否堵塞等。6、查看電流是否波動(dòng)異常，電機(jī)繞組溫度是否在合理范圍內(nèi)。7、查看測(cè)速發(fā)電機(jī)連接件磨損或是松動(dòng)情況，如若松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致測(cè)速波動(dòng)，電流異常變化。二、規(guī)范日常的維護(hù)保養(yǎng)工作，杜絕因維護(hù)保養(yǎng)不到位

11、或不規(guī)范引起的電機(jī)故障，提升直流電機(jī)運(yùn)行質(zhì)量。1、正確選擇碳刷（電阻系數(shù)、允許電流密度、抗彎強(qiáng)度、硬度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選）和調(diào)整碳刷。碳刷的工作電流密度過(guò)小（電刷工作電流密度為8-12a/cm2的范圍內(nèi)），會(huì)造成電機(jī)的換向器表面不容易形成氧化膜，且易造成換向器表面出現(xiàn)線狀和槽狀刻痕。反之電流密度過(guò)大，會(huì)造成電刷和換向器表面過(guò)熱，火花變大（通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研電機(jī)制造廠家和維修廠家均采用摩根d374n及d374b碳刷，另部分公司為保證窯運(yùn)轉(zhuǎn)周期，在原摩根d374n及d374b碳刷基礎(chǔ)上使用摩根ch33n 2(12.5*32*50)碳刷，此碳刷材質(zhì)與d374n一致，但高度高原來(lái)碳刷1cm，碳刷長(zhǎng)度的增加有

12、利于使用周期的延長(zhǎng)）：一是在更換碳刷時(shí)，首先查看碳刷磨損高度，如磨損高度達(dá)1/3-2/5之間即可更換，在更換新碳刷前將碳刷進(jìn)行研磨，使得研磨后的碳刷接觸面積達(dá)85%,且必須更換同一品牌的碳刷。二是碳刷在刷握內(nèi)活動(dòng)自如，其與刷盒之間的間隙保持在0.1-0.2mm左右（熱膨脹后）。三是刷握與整流子之間保持垂直，同時(shí)每相鄰的刷握之間保持等分距離，刷握與換向器之間距離保持在2-3mm；在更換刷握時(shí)要對(duì)刷握彈簧壓力進(jìn)行檢測(cè)，正?？刂圃?.62.4n/cm2之間，可使用彈簧秤進(jìn)行測(cè)量。（圖三、電機(jī)刷架示意圖）2、停機(jī)檢修時(shí)對(duì)換向器進(jìn)行全面細(xì)致的檢查和處理，保證電機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)在合理范圍內(nèi)。換向器應(yīng)是呈正圓

13、柱形光潔的表面，不應(yīng)有機(jī)械損傷和燒焦的痕跡。換向器在負(fù)載下經(jīng)長(zhǎng)期無(wú)火花運(yùn)轉(zhuǎn)后，在表面產(chǎn)生一層暗褐色有光澤的堅(jiān)硬薄膜，也就是我們通常所說(shuō)的氧化膜，這是正常現(xiàn)象，氧化膜的形成有利于減小碳刷、換向器表面的磨損、提高導(dǎo)電性能及增加強(qiáng)度的作用，這層薄膜必須加以保持，不能用砂布磨擦。（圖四、換向器表面氧化膜）若換向器表面出現(xiàn)粗糙、燒焦等現(xiàn)象時(shí)可用0號(hào)砂布在旋轉(zhuǎn)著的換向器表面上進(jìn)行細(xì)致研磨。若換向器表面出現(xiàn)過(guò)于粗糙不平、不圓或有部份凹凸現(xiàn)象時(shí)應(yīng)將換向器進(jìn)行車削，車削速度不大于1.5m/s，車削深度及每轉(zhuǎn)進(jìn)刀量均不大于0.1mm；換向器表面磨損很多時(shí)，或經(jīng)車削后，發(fā)現(xiàn)云母片有凸出現(xiàn)象，應(yīng)以銑刀將云母片銑成1-

14、1.5mm的凹槽，倒角的保證在45度左右。如果下刻深度過(guò)深使得碳粉易堆積引起片間短路，產(chǎn)生火花，太淺運(yùn)行一段時(shí)間后云母會(huì)凸出，導(dǎo)致碳刷跳動(dòng)打火，換向器車削或云母片下刻時(shí)，須防止銅屑、灰塵侵入電樞內(nèi)部。對(duì)換向器表面存在的碳粉、油污、灰塵等污染物用酒精進(jìn)行擦拭；對(duì)換向器表面的毛刺或輕微的磨損進(jìn)行打磨，對(duì)換向片邊緣的倒角進(jìn)行檢查如有變化則要進(jìn)行修整；倒角如果過(guò)于垂直易造成碳刷磨損過(guò)快且碳粉堆積，埋下繞組匝間短路及對(duì)地的隱患，以上內(nèi)容可參照gb1311（直流電機(jī)試驗(yàn)方法）、gb755（旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本技術(shù)要求）。（圖五、云母槽深度）3、停機(jī)時(shí)對(duì)電機(jī)定子腔內(nèi)進(jìn)行清灰（嚴(yán)禁使用高壓氣體進(jìn)行吹掃，如壓縮空氣）。

15、換向器下方的碳粉或積灰盡可能用吸塵器首先吸出，防止將碳粉或灰塵吹入繞組內(nèi)部引起匝間短路，清灰后須對(duì)換向器表面及槽楔用酒精進(jìn)行擦洗，避免防止揚(yáng)塵在槽楔內(nèi)堆砌。4、在對(duì)刷架進(jìn)行檢修前要注意做好標(biāo)記，防止磁力中心發(fā)生偏移。如需對(duì)刷架進(jìn)行拆裝或位置的移動(dòng)。提前用記號(hào)筆在刷架的根部做好標(biāo)記，檢修結(jié)束后一定要按原來(lái)的標(biāo)記復(fù)位；刷架位置變化會(huì)導(dǎo)致磁力中心線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，一旦中心發(fā)生偏移可采用感應(yīng)法進(jìn)行定位。具體方法是用機(jī)械萬(wàn)用表mv檔位搭在正負(fù)極刷架上，通斷反復(fù)通斷勵(lì)磁，并來(lái)回調(diào)整刷架的圓周位置，當(dāng)機(jī)械指針在零位是即為中心所在。5、控制直流電機(jī)的溫升在允許的范圍內(nèi)，如溫度過(guò)高采取降溫措施。根據(jù)規(guī)程的要求，通過(guò)熱

16、電阻測(cè)量的f級(jí)絕緣繞組溫度溫升控制在105攝氏度。通常要求繞組溫度不要超過(guò)110攝氏度，溫度高要進(jìn)行相應(yīng)的檢查：一是因負(fù)載原因如部分公司因窯胴體不對(duì)中、窯內(nèi)結(jié)皮不均及機(jī)械部件的校正等情況，且未及時(shí)采取有效措施進(jìn)行調(diào)整，最終導(dǎo)致的溫升過(guò)高，此種情況須及時(shí)的調(diào)整負(fù)載，確保電機(jī)在額定條件下工作。二是檢查冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量是否正常，針對(duì)部分公司在冷卻風(fēng)機(jī)入口增加過(guò)濾網(wǎng)的情況，要定期清理過(guò)濾網(wǎng)的積灰，必要時(shí)進(jìn)行更換，避免過(guò)濾網(wǎng)堵塞造成的冷卻風(fēng)量不足的情況。三是針對(duì)直流電機(jī)冷卻風(fēng)量可能存在不足的情況可與電機(jī)的生產(chǎn)廠家進(jìn)行核實(shí)，確認(rèn)所配置的冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量及壓力是否滿足冷卻要求，如果達(dá)不到要求則需要對(duì)冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行增容

17、，以保證電機(jī)散熱正常通風(fēng)。四是關(guān)注勵(lì)磁電流的變化，如勵(lì)磁系統(tǒng)電流變大也會(huì)引起發(fā)熱。通過(guò)以上措施電機(jī)仍然超過(guò)允許的溫度則要將電機(jī)進(jìn)行停運(yùn)檢修，以保證運(yùn)行安全。6、針對(duì)直流電機(jī)停機(jī)后絕緣下降較快，換向及補(bǔ)償繞組出現(xiàn)匝間短路的情況各公司要加強(qiáng)開(kāi)機(jī)前的絕緣檢查。絕緣迅速下降說(shuō)明絕緣存在問(wèn)題，一是與電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)（匝間、對(duì)地絕緣及真空浸漆）有關(guān)；二是與電機(jī)內(nèi)部堆積的碳粉清理不及時(shí)引起，碳粉長(zhǎng)期堆積在繞組之間易引起絕緣老化，絕緣容易下降；三是由于電機(jī)過(guò)負(fù)荷引起大電流沖擊電機(jī)繞組絕緣，長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)致電機(jī)絕緣受損。針對(duì)上述原因在日常維護(hù)中要加強(qiáng)對(duì)碳粉的清理，清理時(shí)盡量用吸塵器進(jìn)行吸塵。開(kāi)機(jī)前要檢查定子和電樞繞組的絕緣，達(dá)不到要求需要通過(guò)開(kāi)啟加熱器或采取通電發(fā)熱等方法進(jìn)行烘烤。如采用直流焊機(jī)進(jìn)行烘烤一定要安排專人在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，嚴(yán)格控制電流的大小，確保加熱時(shí)的安全。7、軸承的維護(hù)保養(yǎng)。我公司使用的直流電機(jī)的軸承都帶有加油嘴，正常運(yùn)行時(shí)只需定期的補(bǔ)充油脂，根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行周期或軸承的狀況，可適當(dāng)減小軸承更換周期，對(duì)電機(jī)軸承進(jìn)行日常巡檢時(shí)需加強(qiáng)軸承溫度的檢查，查看電機(jī)溫度變化是否出現(xiàn)異常。三、加強(qiáng)電機(jī)外委修理監(jiān)管力度，提高電機(jī)維修質(zhì)量，并做好電機(jī)開(kāi)機(jī)前絕緣檢查測(cè)試。1、除了各公司自行開(kāi)展的檢查維護(hù)工作以外，根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀況，有