Ремонт мощных электродвигателей

2. ХАРАКТЕРНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

Надежная работа вспомогательных электродвигателей на электростанциях определяет надежность работы всего энергоблока в целом. Эксплуатационная    надежность    электродвигателей    определяется    конструкцией и качеством изготовления, условиями эксплуатации, периодичностью и качеством ремонта и др. Характер повреждений  и  причины отказов электродвигателей  в  процессе  эксплуатации  определяют  степень  надежности основных  его узлов:  обмотки  статора  и  ротора, подшипников  и др.  Используя   данные   об   отказах   электродвигателей,   определяют   наименее надежные элементы конструкции и разрабатывают мероприятия по повышению    их    надежности    и   долговечности,    увеличению    межремонтного периода  и т.  п.,  а  также  планируют  сроки  технического  обслуживания и ремонта, периодичность и объем  испытаний   (электрических,  гидравли­ческих, тепловых,  механических),  номенклатуру запасных частей,  расход электротехнических материалов для ремонта и др.

Повреждения обмоток статоров.

Срок службы корпусной и витковой изоляции обмоток статоров электродвигателей 6 кВ составляет 20 — 25 лет. Однако в процессе эксплуатации под действием различных факторов (электрической, тепловой и механических нагрузок, трения, вибрации, воздействия влаги, масла и агрессивных примесей) происходит старение изоляции и срок ее службы может значительно сократиться. Влияние этих факторов зависит от места установки, режима работы и конструктивного исполнения электродвигателей.

Отказ обмотки статора происходит при работе электродвигателя или при проведении профилактических испытаний. Эксплуатационные высоковольтные испытания корпусной изоляции обмотки статора позволяют судить о ее состоянии; так как при этом испытания витковой изоляции не производятся, то ремонтный персонал не получает данных о ее состоянии. Образовавшееся витковое замыкание приводит к сильному локальному нагреву и, как следствие, к тепловому пробою корпусной изоляции.

С повышением температуры обмотки статора происходит интенсивное старение витковой и корпусной изоляции. Она теряет эластичность и становится хрупкой. Местные перегревы могут возникнуть из-за дефектов активной стали и некачественных паек. При оценке срока службы изоляции принимают, что для изоляции класса В срок ее службы сокращается вдвое с повышением температуры обмотки на 10°С.

На электродвигателях типа ДАЗО имело место разрушение изоляции выводных проводников, соединяющих обмотку с выводами, вследствие их интенсивного нагрева из-за недостаточного сечения меди. Под действием повышенной температуры изоляция стала хрупкой. Повреждению способ­ствовали также перемещения проводников под действием электродинамических  усилий   (например,   при   пусках  электродвигателя)   из-за  недостаточно жесткого их крепления в корпусе статора.

Коммутационные перенапряжения возникают при включениях и отключениях электродвигателей. Вследствие этого на изоляцию катушек, расположенных ближе к выводам, действует большее напряжение, чем при нормальном режиме. Повреждение изоляции обмотки статора может происходить при длительной работе электродвигателя на двух фазах.

Однофазные замыкания на землю в сети 6 кВ собственных нужд также могут явиться причиной пробоя изоляции обмоток статоров нес­кольких электродвигателей, питающихся от этой сети, так как их изоляция оказывается при этом под линейным напряжением, превосходящим фазное в 1,73 раза.

К пробою изоляции может также привести местное или общее увлажнение изоляции и наличие агрессивных примесей в окружающей среде: паров кислот, щелочей, масла и др. Увлажнение обмотки статора может произойти из-за нарушения герметичности воздухоохладителей типа вода — воздух; появления воды на наружных поверхностях трубок возду­хоохладителей, вызванного конденсацией паров при подаче в воздухоохладитель слишком холодной воды; . нарушения герметичности системы непосредственного водяного охлаждения; протечек арматуры тепломеханического оборудования и сальниковых уплотнений насосов; попадания атмосферных осадков в двигатель и коробку выводов; попадания воды в систему вентиляции; при гидроуборке помещений.

Рис 9. Деформация лобовых частей    обмотки статора

В связи с маневренностью энергоблоков, работающих в режимах регулирования нагрузки, и с остановами в резерв на выходные дни значительно увеличилось количество пусков электродвигателей собственных нужд, что отрицательно сказалось на состоянии крепления обмотки в пазовой и лобовой частях. При пуске электродвигателей с короткозамкнутым ротором возникают толчки тока, в 5 — 7 раз превышающие его номинальные значения, которые создают в обмотке большие динамические усилия. Эти усилия (до 50-кратного значения номинальных) сказываются преимущественно на лобовых частях обмотки статора, вызывая их деформацию и появление местных дефектов изоляции в виде трещин. Дефекты чаще образуются в местах выхода секций из паза, где возникают наибольшие механические напряжения в изоляции при деформации лобовых частей. Еще большие электродинамические усилия возникают при пусках электродвигателей с приводом, вращающимся в обратном направлении (например, вследствие пропусков шиберов, задвижек и др.).

Недостаточно жесткое крепление отдельных элементов обмотки статора электродвигателей, работающих в режимах частых пусков, приводит к усталостным повреждениям меди проводников катушечных перемычек, выводов и др. Усталостные трещины появляются без заметной пластической реформации. Анализ многочисленных изломов межкатушечных перемычек обмотки статора электродвигателей типа ДАЗО-13-50-4, СДМЗ-20-49-60 и АНЗ-16-44-12 показывает,  что  профиль излома  состоит  из двух четко выраженных областей: одной — с грубой шероховатой кристаллической поверхностью, являющейся усталостной зоной, другой — с гладкой бархатистой поверхностью, являющейся зоной мгновенного разрушения. Одна из причин, способствующая этому процессу, — изменение структуры меди вследствие отклонения технологического режима пайки меди медно-фосфористым припоем. Поэтому при перемотках обмоток статоров с использованием старой меди (замена корпусной и витковой изоляции) необходимо тщательно контролировать и осматривать выводные концы катушек и не допускать пережога меди при пайке.

Некачественный   ремонт   или  технически   необоснованное  увеличение межремонтного периода приводит к резкому ухудшению состояния крепления  обмотки.  В   процессе  эксплуатации   при  работе  электродвигателя  в анормальном режиме могут возникнуть необратимые деформации обмотки, вызывающие большие повреждения и необходимость ее полной перемот­ки с заменой  изоляции   (рис. 9). Амплитуды  колебаний  и  перемещений элементов обмотки при ослаблении ее крепления увеличиваются, что ведет к дальнейшему ослаблению и обрыву  шнуровых бандажей, ослаблению и   выпаданию  подклиновых  прокладок  и   пазовых   клиньев,  деформации бандажных колец, перетиранию изоляции в местах контакта с активными частями и деталями крепления.

В процессе эксплуатации иногда повреждается корпусная изоляция катушек в пазовой части из-за некачественной шихтовки сердечника статора, если отдельные острые кромки сегментов активной стали выступа­ют в паз при выкрашивании отдельных листов (особенно крайних пакетов). Это происходит из-за того, что лист магнитной стали, вибрируя в переменном магнитном поле, перерезает изоляцию до меди. Механические повреждения изоляции обмотки статора происходят также вследствие попадания посторонних предметов в двигатель.