電廠中繼泵運行中問題分析及改進措施

1.概況

    我廠三臺中繼泵為汽機公用設備，中繼泵型號J122——2，為鼠籠式電動機，額定容量185 kw，額定電壓380v，額定電流331A，額定轉速2960r/min。其主要作用是將經化學處理過的除鹽水送至凝汽器，以保證凝汽器水位在允許范圍以內。每年的九月份至次年的五、六月份，尤其在冬季供熱任務重的時候，就要頻繁啟動中繼泵以保證汽水的平衡，最頻繁時半小時啟動一次，每次運行半小時，這樣一天需啟動24次。當頻繁啟動時，在轉子鼠籠條與端環連接區域極易產生過熱，斷裂，導致轉子損壞，對定子端部繞組絕緣也將產生極大威脅。據不完全資料統計，三臺中繼泵已共燒壞過九次，在電機大修中發現三臺電機均有不同程度的定子繞組主絕緣破壞、匝間短路現象。每臺低壓電機大約價值4萬元，僅這一項的經濟損失就達36萬元。隨著電力系統改革的深入，電廠將面臨更嚴峻的競爭，如何降低廠用電率，節約發電成本，使機組經濟安全運行也就成為我們重視的問題。

    2.中繼泵運行中存在問題分析

    中繼泵啟動方式為全壓啟動。在全壓啟動方式下，一般鼠籠式電動機的啟動5-7倍，啟動轉矩為額定轉矩的1-2倍。

    2.1中繼泵頻繁啟動對電機的危害

    2.1.1有定子繞組絕緣損壞、磨損，匝間短路。其原因有；一是鼠籠式電機全壓啟動時，啟動轉矩較小，啟動時間較長，加之啟動電流很大，電機頻繁啟動過程中，定子繞組在熱及電場作用下，使絕緣逐漸老化，這種劣化的絕緣材料在很低的過電壓下就容易被擊穿，致使絕緣損壞，匝間短路等故障。二是電動機啟動過程中將產生的較大沖擊力，由于頻繁啟動，會使端部繞組綁扎松馳，線棒產生較大的位移，引發線棒疲勞磨損故障。

    2.1.2轉子鼠籠條與端環連接區域發生斷裂。其原因是電動機啟動時，轉子導條承受很大的熱應力和機械離心力，最易使籠條斷裂，尤其是對二極高速電動機（接近3000r/min）。

    據計算與測量，啟動時，籠條短時溫度可達300℃，溫升速度很快，使機械強度迅速下降，并由于電流的集膚效應，沿籠條高度方向電流分布是不均勻的，因而存在一個很大的溫差，可達幾十度，使籠條產生熱應力。另外，由于漏磁的作用，使籠條產生很大的電磁力，這個力與電流平方成正比，把籠條拉向槽底，并以電流的二倍頻率振動，使籠條疲勞斷裂。啟動頻繁或重載啟動，這種破壞作用加劇。

    2.2中繼泵的頻繁啟動對開關的危害

    中繼泵的開關型號為DW15-C630型，額定電流為630A瞬時斷流6300A，開關的滅弧柵相互絕緣的鍍銅鋼片組成，滅弧性能較差，中繼泵的每次啟停都會在開關觸頭間產生高溫電弧，長期的頻繁啟動使高溫電弧產生的熱量加重觸頭的氧化程度，觸頭間的接觸電阻越來越大，將開關的主觸頭燒粘、損壞、甚至導致開關爆炸，引起事故的擴大。據資料統計，三臺中繼泵運行至今已燒壞8臺開關。

    2.3中繼泵的頻繁啟動經濟損失

    中繼泵的頻繁啟動將導致電能的損耗增加，不利于節約發電成本。當中繼泵補水量偏大時，需調整閥門的開度調節泵的出力，造成節流損失，經濟性較差。

    3.對策

    3.1選用繞線式電動機改善電動機啟動性能

    繞線式電動機的轉子上繞有對稱的三相繞組。正常運行時，三相繞組通過集電環引出的電阻短接。啟動時，在轉子繞組中串入一個啟動電阻，達到了減小啟動電流的目的。由于啟動電阻可逐段切除，適當的串入啟動電阻，可以使啟動轉矩達到電動機的最大轉矩，縮短了啟動過程。另外，轉子串接電阻后，還可以進行調速。

    與鼠籠式電動機相比，它的特點是電動機結構復雜，造價高，操作維修不方便，維護工作量大。考慮到更換繞線式電動機后，雖然電機的啟動性能得以改善，但并不能從根本上解決電機頻繁啟動的問題，而且還需更換新電機，投資較大，節能效果并不理想。

    3.2選用變頻調速異步電動機

    變頻調速電動機是通過改變電動機定子電源頻率來改變電動機轉速的。從異步電動機的轉速公式：

    n=ns(1-s)=60f（1-s）/p

    式中：n——異步電動機的轉速；
         ns——同步轉數；
         s——轉差率；
         f——電源頻率；
         p——電機極對數。