采煤电机故障原因与预防

  仪器信息网 ·  2009-08-02 21:40  ·  28211 次点击
随着采煤机械化的发展,大容量采煤机组的开发与普及是当前的总趋势,目前煤矿主要采用300kW,400kW电动机。其绕组形式由原来的软绕组发展到现在的机械强度和电气强度都比较高、承载能力强的硬绕组。该类电动机与机组紧密配合联成一个整体,它与主机机械部分通过齿轮直接结合,传动方式属于硬连接,起动方式是带载全压直接启动。根据采煤机用电动机的工况,电动机采用双鼠笼式深槽转子,具有较高的起动转矩、堵转矩和较小的起动电流。采煤机用电动机的可靠性与寿命,对煤矿生产非常重要,很有必要对采煤机用电动机在检修中存在的主要问题进行分析解决,以确保其可靠性与使用寿命。
一、定子线圈的绝缘强度
采煤机用电动机定子绕组为硬绕组,其质量好坏直接影响到电动机的使用寿命。从故障发生的部位来看,定子绕组的端部线圈、定子绕组对地绝缘以及线圈之间焊接部位为薄弱环节。由于硬绕组的施工工艺比较复杂,在嵌线和绕制过程中较易受到损伤,使线圈两端的绝缘强度下降,端部由于焊接面积小容易引起开焊;在相邻槽之间的线圈交叉与紧密接触之处,磨损也比较明显。为提高电动机的可靠性,应采取下列措施:(1)穿线前将铁芯处理干净,主绝缘采用D=0.5mm的聚二苯醚玻璃丝布板,槽绝缘采用HNN一层。(2)端部应采用固定的胎具,两弯处用聚酰亚胺薄膜条1/2包三层。(3)上、下层间用NHN绝缘纸绕包四层,再用玻璃丝布带固定。(4)端部焊接的有效长度应大于15mm,焊接时采用银焊条,用耐火土成稀糊状做阻陷物。(5)线圈采用真空浸化,在线圈干燥后涂抹硅橡胶。
二、损坏鼠笼转子的原因
鼠笼转子在运转时受到电磁应力、热应力及离心力的作用外,还受到加速或制动时所产生的切向应力,在导条伸出槽口部分受切向力而产生弯矩。电动机转子在起动过程中产生热损耗而发生热膨胀,在转子转动时,转子鼠笼由于离心力的作用,尤其在笼条的两端将起破坏作用。若转子笼条在槽内过松,在电动机起、停过程中,转子笼条受电磁应力的作用,会在槽内急剧跳动,导致笼条疲劳损坏。从转子鼠笼损坏部位来看,一般发生在两端槽口附近,笼条与端环焊接处或附近。若铁芯槽不平整而笼条受损时,也可在笼条受损处断裂或熔断。若端环设计不合理,或结构上和工艺上存在问题,端环处也有裂损现象发生。因此,必须认真考虑转子的结构、材质及焊接工艺:1.设计时需要对鼠笼结构的加工工艺、受力情况及结构强度作认真研究。2.转子笼条的材质,既要满足电磁设计的需要,又要考虑各部分的强度和可焊性,在更换个别笼条时一定要符合原材质的要求。3.选择焊接方式,确定焊接工艺,如掌握焊接温度、焊缝深度及宽度等,尤其对焊缝要有明确规定。
三、机座的作用
机座的主要作用是支撑定子铁芯,固定端盖并通过其脚底将整台电机安装固定。机座的变形量主要决定于承受负荷(电磁转矩、单边电磁拉力)的大小,机座的截面尺寸在额定转矩下,受到单位圆周力和单边磁拉力以及在拆装、运行过程中的各种不同的作用力。由于Y向臂薄,使作用力向纵向延伸造成椭圆形。两端盖与定子铁芯同轴度不好会影响装配质量,使防爆尺寸超差。
四、转子轴的轴向窜动
转子轴轴向之间由于受到电磁力、机械力的作用以及在工作温度变化时轴承能自动伸缩,存在少量的窜动量是正常的。但窜动量过大,有的甚至达到3mm,影响了对接部位的工作质量;在带负荷运转时,由于轴向窜动量大而带来的机械力引起电动机轴承落架、螺栓变形,会造成内小盖卡死等现象发生。
采煤机用电动机固定端采用一个短圆柱滚子轴承和一个滚子球轴承的组合结构,游动端采用一个短圆柱滚子轴承,两端轴伸同样承受载荷。而在固定端两套轴承之间有一间隔挡圈。正常情况下,轴承室尺寸为内外小盖止口尺寸加上两轴承的宽度以及挡圈厚度的总尺寸。但由于长时间受到电磁力和机械力的冲击,造成间隔挡圈厚度磨损减少,使轴承室内在长度方向上留有较大空间,轴承不能处于稳定的零游隙状态。在空载运行时,起动瞬间由于受到电磁力和机械力的作用,窜动量较为明显。
五、转子轴花键的磨损情况
采煤机用电动机转子轴采用矩形花键,由于接触面积大,故能传递较大载荷。它的工作表面是花键的侧面,当侧面受到挤压时,根部受到剪切及弯曲。从使用情况看,大部分电动机都有花键齿宽磨损现象,磨损范围在0.5-5mm左右,有的甚至轴齿两侧均受到不同程度的磨损。通过测试,发现键槽硬度和强度不够。因此,必须正确选择转轴材料或进一步调整材料,也可提高两者的配合精度与装配质量。
六、机械噪音和电磁噪音
采煤机用电动机在运转时主要产生机械噪音和电磁噪音,其中机械噪音占80%。机械噪音主要由电机或电机部件振动产生的,其中轴承噪声占主要因素,这与轴承的精度、轴承的轴向间隙,及其装配质量有关。同时,轴承室孔与轴承外环配合不能过盈,若过盈必然会影响轴承原有的径向尺寸,即游隙精度。但间隙过大也会造成轴承外环在室内转动,使轴承部位温度上升。电机的电磁噪音主要由气隙中高次谐波的交变力引起定、转子的周期性振动而产生的,在实际运转中引起电磁噪音主要为铁芯老化或转子断条。
总结:通过以上分析,只要认真找出问题所在,并提出相应的解决办法,相信一定会有利于采煤机用电动机在井下的安全可靠运行。

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