干冰清洗技術在大型電機定轉子清理中的應用

1、干冰清洗技術在大型電機定轉子清理中的應用摘要：通過分析大型高壓循環(huán)水泵電機定轉子臟污的原因及其清理過程，介紹 了干冰清洗技術的原理及特點。通過與傳統(tǒng)電氣清洗劑清洗電機比較，分析干冰 清洗技術過程控制對電機清洗效果的影響，得出了大型高壓電機定轉子采用干冰 清洗的最佳參數(shù)與優(yōu)化方案。驗證表明，采用干冰清洗技術能夠高效進行電機表 面除污，與傳統(tǒng)電氣清洗劑清理方法相對，效果更佳。關鍵詞：干冰清洗；電機；定轉子；清洗效果0引言干冰清洗技術經(jīng)過多年的發(fā)展，已被廣泛應用于眾多領域，如工業(yè)模具的表面清理，汽 車工業(yè)中的油污、積碳清理，航空工業(yè)中引擎積碳清洗及飛機表面除漆，核工業(yè)設備的除污， 食品加工中的烤爐及

2、輸送帶清理等1。在我國電力行業(yè)中，主要用于清洗燃機噴頭、汽輪機 葉輪、葉片等部件銹垢，電力設備外表面污垢在線清理等，也有用于變電站絕緣子清污2,發(fā) 電機定子鐵芯除銹等應用3。本文介紹一起采用干冰清洗技術清理大型循環(huán)水泵高壓電機定轉子繞組嚴重堵塞的案例， 相比傳統(tǒng)的電機清洗方法具有較大優(yōu)勢，通過比較分析不同條件下的清洗效果，提煉了針對 大型高壓電機定轉子清理的優(yōu)化方案與最佳清洗參數(shù)。循環(huán)水泵電機的概況鄒縣發(fā)電廠600MW機組循環(huán)水泵電機，采用上海電機廠生產(chǎn)的YL2500-16型非全封閉式 大型立式軸瓦電機，額定功率2500KW，額定電壓6kV，額定電流312A。自投產(chǎn)20余年以來， 電機定、轉子

3、內(nèi)部長期積累的油垢、粉塵阻礙電機散熱，電機在高負荷運行時經(jīng)常出現(xiàn)電機 繞組發(fā)熱現(xiàn)象，嚴重影響設備的安全穩(wěn)定運行。為消除電機繞組頻繁發(fā)熱缺陷，目前主要通 過加大循環(huán)泵電機定轉子清理頻次，約每隔2年解體清理一次電機，以緩解電機繞組發(fā)熱難 題。而傳統(tǒng)的電機定轉子清理工藝方法，主要采用電氣清洗劑等化學清洗方法進行現(xiàn)場清理， 清理效果不理想，同時清理后容易造成電機繞組受潮，電機繞組絕緣回升較慢，工期較長， 影響機組無備用工況下的安全運行系數(shù)。為了有效解決循環(huán)水泵電機繞組通風孔不易清理干凈，傳統(tǒng)清洗方法清理后電機絕緣回 升較慢等問題，利用干冰清洗的無污染、無磨損、工期短，易于實現(xiàn)目標值的除污優(yōu)勢，最 終選

4、用干冰清洗新工藝技術在循泵電機定轉子清理中進行應用研究。干冰清洗的技術原理及特點干冰清洗技術已廣泛應用于眾多領域多年，其工藝技術及設備非常成熟.諸多專業(yè)的干 冰清洗公司可以為各相關行業(yè)提供清洗服務。干冰清洗是利用壓縮空氣作為動力，干冰顆粒（固體CO2）通過干冰清洗機以高速噴射 至電機繞組或鐵芯表面，然后撞擊動能散逸，干冰粒與清洗表面發(fā)生極其快速的熱轉移，常 壓下，固體二氧化碳瞬間直接升華，但并非僅僅依賴干冰顆粒的動能，同時利用干冰的超低 溫性能達到除污目的。因不同熱膨脹系數(shù)的兩種不同材料，它們之間的溫差會破壞兩種材料 間的結合。干冰粒（-78.5C ）通過干冰清洗機沖擊電機污垢表面，使污垢冷凍

5、至脆化龜裂， 影響電機繞組表面粘附污垢的機械性能，干冰粒鉆進污垢裂縫后，在幾千分之一秒內(nèi)氣化， 其體積瞬間膨脹600800倍，形成微爆炸效應，將污垢剝離物件表面。細歸納起干冰的清 洗的原理有三點：一是通過能量的轉移實現(xiàn)二氧化碳瞬間升華。二是低溫環(huán)境下冷凍污垢。 三是微爆炸剝離污垢。循環(huán)水泵電機現(xiàn)場清理中選擇噴射沖擊力大的單喉管噴嘴干冰清洗機，該系統(tǒng)將直徑約 13 mm的干冰小顆粒，由干冰清洗機供入壓縮空氣管道，加速后從噴嘴噴出，攜帶干冰顆 粒的空氣以0.5 MPa以上的壓力沖擊電機污垢表面，當干冰與壓縮空氣混合物被噴射到電機 繞組表面污垢層后，污垢層的表面急劇降溫而變脆，利用混合氣流的沖擊力與

6、低溫效應，在 繞組表面沖擊點造成“微型爆炸”，將污垢層吹掃剝離，隨之氣流沿繞組表面擴散帶走被剝離的 污穢。干冰清洗電機具有以下特點：（1）電機定、轉子繞組通風孔孔洞空間狹小，可以對狹小孔 洞空間進行清洗。噴頭從孔洞深入，對繞組、鐵芯深處進行清洗。(2)其清洗介質干冰顆 粒為絕緣介質，在清洗過程中揮發(fā)，避免了設備的二次污染(3)清洗效率高，清洗效果顯著。 于冰顆粒不具磨損性，對電機繞組、鐵芯形成的二次傷害小，安全性能強。(5)清洗過程 干燥，對電機繞組絕緣影響小。過程控制對電機清洗效果的影響對油泥堵塞嚴重的電機進行干冰清洗過程中，過程參數(shù)的控制會影響干冰清洗的效果。 如干冰清洗機的排氣壓力、干冰

7、流量的大小，干冰清洗機噴嘴相對于污垢表層的距離，角度 及移動速度，均能影響干冰清洗的效率與效果。圖1電機定子清理前后效果對比圖在實際清洗過程中，要充分考慮-78C的低溫是否會對電機引線、定子繞組等部位的絕緣 材料造成損害、局部熱脹冷縮后是否會引起結露受潮等問題。經(jīng)查閱相關資料3，干冰清洗 過程中，由于清洗時間短，距鐵芯等表面O.5mm以下部位的最低溫度約為-5C，短時間內(nèi)絕 緣不至于嚴重受損.若噴射壓力較高，同一部位停留時間較長時，干冰碰到定子繞組端部表 面，會造成其主絕緣外層防暈材料和絕緣漆的剝落，因此在端部繞組清洗中則需要降低噴射 壓力，調節(jié)參數(shù)進行控制，避免端部絕緣損傷。噴射壓力對電機清

8、洗效果的影響。因電機不同部位的污垢成分組成及濕度存在差異， 濕度大，垢層薄的污穢在3-4bar的壓力下即可以一次清除干凈；而濕度小，垢層厚的污穢需 要5-8bar的壓力才可以一次或多次清除，更高的壓力條件下雖然除污效果強，但對繞組的絕 緣漆剝落損傷同樣增大。干冰流量槍噴嘴移動速度對清洗效果的影響。在生產(chǎn)現(xiàn)場清洗中，噴嘴的移動速度 將直接影響清洗的費用與效果，移動速度快，重度污垢層難以清洗干凈；速度慢，相同清洗 面積耗費的干冰多，造成浪費，而且增加成本。理想的方法是重污穢處移動速度放緩，輕污 穢處速度加快。距離對清洗效果的影響。當噴出的干冰呈扇形噴射在電機污穢表面時，若電機污穢 表面與噴嘴過遠，

9、干冰顆粒還未達到污穢表面即已升華，達不到清洗效果；距離太近，能清 洗到的污穢表面面積過小而影響清洗效果，同時電機繞組單位時間內(nèi)受干冰低溫冷凍的影響 大。針對循環(huán)水泵繞組表面油泥厚度大及通風孔堵塞嚴重的特殊環(huán)境，在不剝離電機表面絕 緣漆層的情況下，盡量滿足干冰清洗機一次噴射清理電機表面污穢潔凈，通過在循環(huán)水泵電 機現(xiàn)場清理中得到驗證，使用5-8bar壓力，4m3/min氣流量的潔凈高壓空氣，保持干冰流量 槍嘴離清洗面的距離約3-5cm為最佳，清洗工期與效果較為理想。清洗效果分析外觀檢查循環(huán)水泵電機經(jīng)干冰清洗后，電機定轉子繞組表面清潔，通風孔內(nèi)油污、結垢幾乎全部 清除，通風孔暢通，鐵芯表面干凈平整

10、，端部繞組未出現(xiàn)絕緣漆的剝落現(xiàn)象。清理后2小時 進行電機絕緣測試，電機各項指標符合標準，電機定子清理前后的外觀對比如下圖所示。繞組溫度電機清理后組裝完畢投入運行后，經(jīng)過運行數(shù)據(jù)觀察，在相同運行工況下，采用干冰清 洗過后的循環(huán)水泵電機，電機的散熱率及繞組溫度明顯優(yōu)于其他同類型電機，電機繞組溫度 從修前的106C降至約80C。有效避免了電機的夏季發(fā)熱，保障設備安全度夏，取得滿意的 效果。且經(jīng)過10個月的運行觀察，電機繞組溫度在80余度上下穩(wěn)定，未出現(xiàn)電機發(fā)熱或溫 度反彈現(xiàn)象。圖2電機清理前后的溫度變化曲線傳統(tǒng)電氣清洗劑與干冰清洗電機的對比干冰清洗在大型電機清理中的應用作為一項新工藝技術，其優(yōu)勢已經(jīng)

11、得到充分證實。尤 其是它具有操作快捷、簡單、安全、環(huán)保等特點，可以有效地清除電機繞組定、轉子內(nèi)長期 積累的油垢、粉塵以及沉積的硅酸鹽垢。而傳統(tǒng)的電氣清洗劑清理方法，電機清理后通風孔 清理效果不太理想，深層無法清理干凈，電氣清洗劑未完全揮化前電機絕緣低，并且清理過 程中刺激性氣味太大，對工作人員健康不利。干冰清洗與傳統(tǒng)的電氣清洗劑清洗工藝相比，有諸多優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下四個方面。（1）在電機清理過程中，干冰清洗技術可減少65%的停機時間，相對傳統(tǒng)的化學清洗方 法，將一臺電機清理時間縮短為2-3天，保證設備快速恢復備用。（2）提高電機繞組絕緣水平。選擇合理的參數(shù)和施工方案，干冰清洗產(chǎn)生沖擊力既不破

12、 壞繞組表面絕緣涂層，又高效清除電機繞組間污穢，不導電或殘留表面，電機絕緣水平有效 提高。（3）較之傳統(tǒng)的電氣清洗劑等化學清洗方法，清理效果顯著，無刺激性氣味，環(huán)保安全。 能夠保護作業(yè)人員的身心健康與廠房內(nèi)空氣質量，不影響他人作業(yè)，不會造成二次污染。（4）較之傳統(tǒng)的清洗方法，干冰清洗具備工期短、易于實現(xiàn)目標、費用低、清洗效果顯 著等優(yōu)點，清理效果如圖3、圖4所示，在設備清洗中可獲得廣泛的推廣價值。圖3傳統(tǒng)工藝清洗電機定子后的效果圖4干冰清洗電機定子后的效果結論（1）從循環(huán)水泵電機定轉子采用干冰清洗技術清理的經(jīng)驗可以看出。干冰清洗大型高壓 電機定、轉子污垢不會對電機的絕緣造成損壞.該方法安全可靠

13、，而且工期短，易于實現(xiàn)目 標值，因而能夠很好地應用于電機定轉子的清洗。（2）清理大型循環(huán)水泵高壓電機實踐表明，當使用5-8bar壓力，4m3/min氣流量的潔凈 高壓空氣，保持干冰流量槍嘴離清洗面的距離約3-5cm時，干冰清洗技術對電機繞組的清洗 能達到理想效果。（3）與傳統(tǒng)的電氣清洗劑方法相比，干冰清洗技術提高了除污效率，應用于電機污垢的 清理時有著較大的優(yōu)勢。減少停機時間，保障設備的安全穩(wěn)定生產(chǎn)，極大提高了經(jīng)濟效益和 社會效益。參考文獻：我國干冰清洗技術的應用現(xiàn)狀及展望J.劉洋.清洗世界,2006,01:25-28.謝廣文，趙程，石玉龍，等.噴射于冰表面清理技術的原理及應用J .化工設備與防 腐，2000（3）： 23-24.干冰清洗技術在發(fā)電機鐵芯銹蝕處理中的應用J.盧洪坤，許宏偉,李晨,崔竹葉.浙江