電廠中繼泵運(yùn)行中問題分析及改進(jìn)措施

1.概況

    我廠三臺中繼泵為汽機(jī)公用設(shè)備，中繼泵型號J122——2，為鼠籠式電動機(jī)，額定容量185 kw，額定電壓380v，額定電流331A，額定轉(zhuǎn)速2960r/min。其主要作用是將經(jīng)化學(xué)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(nèi)。每年的九月份至次年的五、六月份，尤其在冬季供熱任務(wù)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(yùn)行半小時，這樣一天需啟動24次。當(dāng)頻繁啟動時，在轉(zhuǎn)子鼠籠條與端環(huán)連接區(qū)域極易產(chǎn)生過熱，斷裂，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子損壞，對定子端部繞組絕緣也將產(chǎn)生極大威脅。據(jù)不完全資料統(tǒng)計，三臺中繼泵已共燒壞過九次，在電機(jī)大修中發(fā)現(xiàn)三臺電機(jī)均有不同程度的定子繞組主絕緣破壞、匝間短路現(xiàn)象。每臺低壓電機(jī)大約價值4萬元，僅這一項的經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)36萬元。隨著電力系統(tǒng)改革的深入，電廠將面臨更嚴(yán)峻的競爭，如何降低廠用電率，節(jié)約發(fā)電成本，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行也就成為我們重視的問題。

    2.中繼泵運(yùn)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(jī)的啟動5-7倍，啟動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1-2倍。

    2.1中繼泵頻繁啟動對電機(jī)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(jī)全壓啟動時，啟動轉(zhuǎn)矩較小，啟動時間較長，加之啟動電流很大，電機(jī)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(jī)啟動過程中將產(chǎn)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(chǎn)生較大的位移，引發(fā)線棒疲勞磨損故障。

    2.1.2轉(zhuǎn)子鼠籠條與端環(huán)連接區(qū)域發(fā)生斷裂。其原因是電動機(jī)啟動時，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條承受很大的熱應(yīng)力和機(jī)械離心力，最易使籠條斷裂，尤其是對二極高速電動機(jī)（接近3000r/min）。

    據(jù)計算與測量，啟動時，籠條短時溫度可達(dá)300℃，溫升速度很快，使機(jī)械強(qiáng)度迅速下降，并由于電流的集膚效應(yīng)，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(dá)幾十度，使籠條產(chǎn)生熱應(yīng)力。另外，由于漏磁的作用，使籠條產(chǎn)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(guān)的危害

    中繼泵的開關(guān)型號為DW15-C630型，額定電流為630A瞬時斷流6300A，開關(guān)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(guān)觸頭間產(chǎn)生高溫電弧，長期的頻繁啟動使高溫電弧產(chǎn)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(guān)的主觸頭燒粘、損壞、甚至導(dǎo)致開關(guān)爆炸，引起事故的擴(kuò)大。據(jù)資料統(tǒng)計，三臺中繼泵運(yùn)行至今已燒壞8臺開關(guān)。

    2.3中繼泵的頻繁啟動經(jīng)濟(jì)損失

    中繼泵的頻繁啟動將導(dǎo)致電能的損耗增加，不利于節(jié)約發(fā)電成本。當(dāng)中繼泵補(bǔ)水量偏大時，需調(diào)整閥門的開度調(diào)節(jié)泵的出力，造成節(jié)流損失，經(jīng)濟(jì)性較差。

    3.對策

    3.1選用繞線式電動機(jī)改善電動機(jī)啟動性能

    繞線式電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上繞有對稱的三相繞組。正常運(yùn)行時，三相繞組通過集電環(huán)引出的電阻短接。啟動時，在轉(zhuǎn)子繞組中串入一個啟動電阻，達(dá)到了減小啟動電流的目的。由于啟動電阻可逐段切除，適當(dāng)?shù)拇雴与娮瑁梢允箚愚D(zhuǎn)矩達(dá)到電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，縮短了啟動過程。另外，轉(zhuǎn)子串接電阻后，還可以進(jìn)行調(diào)速。

    與鼠籠式電動機(jī)相比，它的特點是電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，操作維修不方便，維護(hù)工作量大。考慮到更換繞線式電動機(jī)后，雖然電機(jī)的啟動性能得以改善，但并不能從根本上解決電機(jī)頻繁啟動的問題，而且還需更換新電機(jī)，投資較大，節(jié)能效果并不理想。

    3.2選用變頻調(diào)速異步電動機(jī)

    變頻調(diào)速電動機(jī)是通過改變電動機(jī)定子電源頻率來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的。從異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：

    n=ns(1-s)=60f（1-s）/p

    式中：n——異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；
         ns——同步轉(zhuǎn)數(shù)；
         s——轉(zhuǎn)差率；
         f——電源頻率；
         p——電機(jī)極對數(shù)。