Эксплуатация и ремонт электрооборудования

ГЛАВА ШЕСТАЯ

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

6.1. НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СОБСТВЕННЫХ НУЖД И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ

Электродвигатели топливоподачи обслуживают механизмы раз» грузки, транспортировки, дробления и подачи топлива в бункера котельной. При полном заполнении бункеров запас топлива в них обеспечивает работу станции в течение нескольких часов. Поэтому нет необходимости в так называемом самозапуске этих двигателей после их кратковременного отключения. При остановке одного из звеньев топливоподачи необходимо автоматически от блокировки остановить все предшествующие по ходу топлива звенья для того, чтобы не допустить завала топливом остановившегося звена. Двигатели топливоподачи работают в сильно запыленной среде. Поэтому они должны быть в закрытом исполнении, а при топливе, дающем взрывоопасную пыль, во взрывозащищенном исполнении.

Электродвигатели пылеприготовления обслуживают систему размола топлива и подачи пыли в топку. Почти во всех схемах пылеприготовления и подачи пыли в котел имеются питатели сырого угля, мельничные вентиляторы, шнеки и питатели пыли. Эти механизмы составляют производственную линию и нуждаются в блокировке, как и звенья топливоподачи. При_ наличии бункеров пыли остановка любого из механизмов, за исключением питателей пыли и некоторых схем мельничных вентиляторов, не вызовет немедленной остановки котла, и поэтому их самозапуска не требуется. Двигатели пылеприготовления часто работают в условиях загрязненной среды и высокой температуры. На питателях пыли для обеспечения регулировки их производительности, как правило, устанавливаются двигатели постоянного тока, а на остальных — асинхронные короткозамкнутые. На мощных котлах для шаровых мельниц возможно применение синхронных двигателей, имеющих больший воздушный зазор. Их применение желательно из-за тяжелых пусковых условий.

Электродвигатели мазутных насосов. На мазутных станциях имеются двигатели мазутных насосов. Мазутные насосы, подающие мазут в котлы, являются ответственными механизмами. Поэтому должны обеспечиваться самозапуск двигателей мазутных насосов и автоматическое включение двигателя резервного мазутного насоса.

Электродвигатели тягодутьевых устройств обеспечивают работу дымососов, отсасывающих из топки газы, образующиеся при сгорании

топлива, и создающих разрежение в топке, и вентиляторов вторичного воздуха (дутьевых вентиляторов), подающих воздух в топку. Остановка дымососа или вентилятора приводит к прекращению работы котла, если на котле установлены один вентилятор и один дымосос, или к снижению его паропроизводительности до 70 %, если установлены два вентилятора и два дымососа на каждый котел. Кроме того, на пылеугольных котлах в большинстве случаев имеются вентиляторы горячего дутья, обеспечивающие транспортировку угольной пыли в котел. В некоторых случаях пыль в котел подается при помощи мельничного вентилятора. Работа вентиляторов горячего дутья и мельничных вентиляторов обеспечивается электродвигателями.

На мощных котлах для привода дымососов и вентиляторов применяют двухскоростные двигатели типа ДАЗО, имеющие две обмотки статора для разных частот вращения. При малой производительности котла включена обмотка, дающая низкую (первую) частоту вращения, а обмотка высшей (второй) частоты отключена. Для увеличения производительности котла обмотка первой частоты вращения отключается и включается в работу обмотка второй частоты вращения.

Так как остановка двигателей тягодутьевых устройств приводит к нарушению нормального режима работы станции, то предусматривается их самозапуск. При длительном исчезновении или глубокой посадке напряжения должны отключаться от защиты минимального напряжения двигатели дутьевых вентиляторов и вслед за ними от блокировки двигатели мельничных вентиляторов и питателей пыли, так как их одновременное включение после длительного исчезновения напряжения может привести к взрыву в котле. При отключении последнего дымососа от блокировки отключаются дутьевые вентиляторы и далее остальные механизмы.

На котлоагрегатах, работающих в блоке с турбогенератором, дутьевые вентиляторы и связанные с ними технологической блокировкой другие механизмы отключаются не только при отключении последнего дымососа, но и при аварийном отключении генератора или закрытии стопорного клапана турбины, при срабатывании тепловой защиты блока от понижения или повышения температуры свежего пара, от срыва вакуума в конденсаторе или от осевого сдвига турбины, при отключении всех питательных насосов, обеспечивающих этот котлоагрегат водой.

Для тягодутьевых устройств применяются двигатели в закрытом исполнении с подводом холодного воздуха. Подвод холодного воздуха, забираемого чаще всего с улицы, осложняет обслуживание двигателей, так как при этом требуется вовремя закрывать и открывать шиберы на подводе воздуха. Несвоевременное закрытие шиберов в морозную погоду и при резких изменениях температуры наружного воздуха приведет к выпадению инея в двигателе, конденсации влаги на

обмотке и повреждению ее в момент включения. Двигатель может повредиться также из-за случайного попадания пара или воды в короба. Поэтому, если нет большой необходимости в подводе воздуха к двигателям по коробам, целесообразно от них отказаться.

Электродвигатели питательных насосов. Питательные насосы подают воду в котлы. Даже кратковременный (на 10—30 с) перерыв в работе этих насосов может привести к аварии котла. Поэтому для блочных котлов предусматривается резерв по питательным агрегатам. На случай отключения работающих питательных насосов или снижения давления питательной воды в магистральных трубопроводах по какой-либо другой причине предусмотрено автоматическое включение резервных питательных насосов. Должен обеспечиваться самозапуск этих насосов. На крупных электростанциях с высоким давлением пара мощность двигателей питательных насосов достигает нескольких мегаватт. Такие двигатели (типа ATM или АТД) снабжаются замкнутым охлаждением. На питательных насосах блоков 300 МВт применяются асинхронные электродвигатели мощностью 8 МВт с водяным охлаждением короткозамкнутой обмотки ротора. В некоторых установках для привода питательных насосов применяются также синхронные двигатели.

Электродвигатели конденсатных насосов приводят в движение насосы, откачивающие конденсат из конденсаторов турбин и подающие его в деаэраторы. При остановке конденсатного насоса конденсат начнет заполнять конденсатор, что повлечет за собой снижение вакуума и необходимость остановки турбины. Во избежание этого устанавливаются два конденсатных насоса. Предусматриваются самозапуски их и автоматическое включение резервного насоса. Для конденсатных насосов наряду с асинхронными двигателями с горизонтальным расположением ротора прииеняются двигатели вертикального исполнения. На теплофикационных турбинах кроме конденсатных насосов турбин устанавливают конденсатные насосы бойлеров, откачивающие конденсат из бойлеров. Требования к двигателям этих насосов не отличаются от требований к двигателям конденсатных насосов турбин.

Электродвигатели циркуляционных насосов относятся к числу ответственных. Их отключение влечет за собой срыв вакуума и аварийную остановку турбин. Поэтому должен быть обеспечен их самозапуск и АВР. На циркуляционных насосах наряду с обычными применяются двигатели вертикального исполнения.

Электродвигатели сетевых насосов. Сетевые насосы обеспечивают потребителей горячей водой. Требования к непрерывности работы этих агрегатов зависят от характеристики потребителей. Теплофикационная бытовая нагрузка допускает кратковременные перерывы без существенных последствий для теплоснабжения. В этом случае двигатели сетевых насосов не требуют самозапуска и могут отключаться при глубоких посадках напряжения от защиты минимального напряжения для

облегчения самозапуска более ответственных двигателей. В некоторых случаях отключение сетевых насосов недопустимо из-за возможности повышения давления в обратной магистрали и массового разрыва отопительных приборов из-за прекращения циркуляции сетевой воды.

На теплофикационных турбинах, работающих только на сетевой воде, сетевые насосы выполняют роль циркуляционных. В некоторых случаях сетевые насосы прокачивают воду через водогрейные (пиковые) котлы. В этих случаях требования к электродвигателям сетевых насосов в части надежности работы, самозапуска, АВР такие же, как и к электродвигателям циркуляционных насосов.

Помимо перечисленных насосов и вентиляторов на станции имеется большая группа механизмов меньшей мощности, значение бесперебойной работы которых также велико. К таким механизмам относятся насосы газоохлаждения генераторов, маслонасосы водородного охлаждения и турбин, валоповоротное устройство турбин, насосы, подающие воду на охлаждение подшипников, двигатели-генераторы питателей пы-ри, резервные возбудители, насосы и вентиляторы охлаждения трансформаторов, некоторые насосы химводоочистки, пожарные насосы и ряд других механизмов. По этой группе механизмов предусматривается автоматическое включение (АВР) механизмов, находящихся в резерве. При аварийных положениях должен обеспечиваться самозапуск таких механизмов.

На современных станциях управление котлоагрегатами и турбинами автоматизировано. Число задвижек и шиберов, имеющих электроприводы, на крупных станциях исчисляется тысячами единиц. Исчезновение напряжения на тепловых приборах, автоматике и электроприводах не раз приводило к авариям с котлами и турбинами. В связи с этим к надежности питания сборок задвижек и тепловой автоматики, а также к электроприводам задвижек предъявляются не менее высокие требования, чем к надежности питания основных двигателей котлов и турбин.

Среди прочих механизмов станций имеются менее ответственные, которые допускают перерыв в работе, не вызывая нарушения нормального режима. К таким механизмам относятся компрессоры, дренажные насосы и насосы хозяйственного водоснабжения, вентиляторы, подающие чистый воздух в помещения, и т. д. Эта группа механизмов при аварийном положении отключается защитой минимального напряжения или блокировкой в цепи управления и в самозапуске не участвует.

На ГЭС двигатели собственных нужд обслуживают устройства управления турбинами, системы охлаждения и смазки подшипников и возбуждения. Наиболее существенное значение для бесперебойности работы станций имеют двигатели системы возбуждения генераторов в тех случаях, когда возбуждение выполнено по схеме выносных агрегатов (двигатель-генератор) при питании двигателя от системы собственных нужд. Для обеспечения устойчивости работы системы возбуждения при

ее форсировках двигатель выбирается со значительным запасом по мощности, так что в нормальном режиме он работает с большой недогрузкой. На низконапорных ГЭС насосы технического водоснабжения обеспечивают охлаждение и смазку подшипников и подпятников гидроагрегатов. На высоконапорных ГЭС техническое водоснабжение осуществляется отбором воды из верхнего бьефа без применения насосов.

Двигатели маслонапорных установок обеспечивают подачу масла в напорную часть этих установок. Масло является рабочей средой для системы регулирования и управления турбиной. Режим работы этих двигателей имеет прерывистый, периодический характер, определяемый работой системы регулирования и управления и восполнением утечек масла из этой системы. При интенсивной работе системы (например, при сбросах нагрузки или пусках генератора) дополнительное количество масла в системах дают резервные масляные электронасосы, двигатели которых питаются обычно от общественных устройств собственных нужд. Резервные электронасосы маслонапорных установок пускаются автоматически при понижении давления или уровня масла в масловоз-душных котлах и от системы автоматического управления гидроагрегатом.

Для снабжения масловоздушных котлов воздухом предусматриваются компрессоры высокого давления, двигатели которых работают периодически и кратковременно ввиду наличия в системе воздухоснабже-ния ресиверов. На станции обычно устанавливаются два-три компрессора, осуществляющих централизованное снабжение воздухом маслонапорных установок всех турбоагрегатов.

Компрессоры низкого давления обеспечивают воздухом системы торможения гидроагрегатов и хозяйственные нужды станции. Двигатели этих компрессоров работают также периодически в зависимости от расхода воздуха на торможение и ремонтные работы.

Двигатели вспомогательных механизмов — пожарного водоснабжения, насосов откачки турбинных камер, дренажных насосов, нагнетательной и вытяжной вентиляции, вентиляторов системы охлаждения трансформаторов — по характеру работы мало отличаются от двигателей такого же назначения тепловых электростанций. Условия работы двигателей на гидростанциях более благоприятны, чем на тепловых станциях. Для всех механизмов гидростанций выбираются короткозам-кнутые асинхронные электродвигатели.

6.2. САМОЗАПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Кратковременное снижение или полное исчезновение напряжения на шинах собственных нужд, вызванное коротким замыканием или переключением на резервное питание из-за автоматического или ошибочного ручного отклю-

чения рабочего питания, ведет к снижению частоты вращения двигателей вплоть до полной остановки части из них. Для сохранения в работе основных агрегатов электростанции двигатели ответственных механизмов при этом не отключаются от шин. После устранения причины кратковременного нарушения электроснабжения они восстанавливают нормальную частоту вращения без вмешательства персонала. Такой процесс называется самозапуском.

Продолжительность самозапуска двигателей не должна превышать 30—35 с для станции среднего давления из-за опасности повреждения обмоток двигателей от перегрева; 20—25 с для станции высокого давления с поперечными связями и 15—20 с для блочных станций из-за возможности отключения котельных или блочных агрегатов технологической защитой при более продолжительном самозапуске.

При отключении питания напряжение на секции с неот-ключенными двигателями исчезает не сразу, а за счет электромагнитной и кинетической энергии, запасенной двигателями, затухает за время 1—1,5 с и при наличии синхронных двигателей — даже до 3 с. Участвующие в групповом выбеге двигатели механизмов с большим моментом инерции (вентиляторы, дымососы) работают в этом случае в режиме генераторов, отдавая часть энергии двигателям механизмов с меньшим моментом инерции, работающим в двигательном режиме.

Частота затухающего напряжения при групповом выбеге по мере торможения двигателей уменьшается со скоростью примерно 4—7 Гц/с (рис. 6.1). Групповой выбег продолжается до снижения напряжения на секции до (0,25— 0,2) f/ном, после чего двигатели останавливаются независимо друг от друга.

Из-за снижения частоты затухающего напряжения оно быстро отстает по фазе от напряжения сети. Уже через 0,3—0,4 с с момента отключения питания секции угол расхождения напряжения достигает 180°. При этом разность напряжений на секции и в сети может достигнуть (1,6— 1,8) [/_Ном. При самопроизвольном или ошибочном отключении рабочего питания, а в некоторых случаях и при действии быстродействующих защит напряжение на секцию от АВР подается через 0,4—0,5 с, т. е. в момент противофазы. Несмотря на это переходные токи в двигателях близки к нормальным пусковым токам из-за значительного падения напряжения в источнике резервного питания от одновременного самозапуска мощной группы двигателей. Поэтому

повреждений двигателей при замозапуске от динамических усилий в обмотках не наблюдается.

При КЗ на шинах секции или вблизи шин напряжение на шинах снизится до нуля и выбег двигателей будет происходить независимо друг от друга. Время затухания переходного тока, который двигатели будут посылать к месту КЗ, примерно равно 0,3 с. Торможение двигателя от это-

Рис. 6.1. Затухание напряжения и частоты на шинах с. н. 6 кВ блока 300 МВт при групповом выбеге после отключения источника питания:

1,2— нагрузка на секции 940 А, в выбеге участвует синхронный двигатель мельницы; 3, 4 — нагрузка на секции 1370 А, выбег без мельницы

го тока ввиду кратковременности процесса невелико и составляет в зависимости от типа механизма всего лишь 0,8—3 % нормальной частоты вращения.

Самозапуск двигателей до нормальной частоты вращения происходит каскадно (рис. 6.2). Первыми заканчивают разбег двигатели механизмов с легкими условиями пуска, например циркуляционных (ЦЭН), конденсатных насосов. Благодаря снижению пусковых токов этих двигателей до номинальных напряжение на секции повышается, что облегчает разбег других двигателей: питательных насосов (ПЭН), дымососов (Д), дутьевых вентиляторов (ДВ) и т.д. Каскадный разбег двигателей позволяет обеспечить их самозапуск при начальном напряжении несколько ниже того, которое требуется для двигателей механизмов с тяжелыми условиями пуска.

Чем кратковременней перерыв питания, тем меньше двигатели успевают затормозиться, тем меньше их пусковые токи и больше начальное напряжение на шинах после включения резервного питания и, следовательно, тем бы-

стрее самозапуск двигателей. Поэтому следует по возможности сокращать время действия защит и АВР на собственных нуждах. Перерыв в питании при действии АВР не должен быть более 0,7 с при работе быстродействующих защит источника питания шин с. н. (собственное время действия защиты и АВР); 1,5—2 с — при работе максимальной токовой защиты источника питания; 2,5—3 с —

Рис. 6.2. Изменение тока и напряжения секций и электродвигателей с. н. блока 300 МВт при самозапуске после перерыва питания 2,5 с

при отключении источника питания пусковым органом минимального напряжения АВР.

Предельно допустимая продолжительность перерыва ограничивается также режимом работы котлоагрегата. Перерыв более 3 с вызывает такое снижение частоты вращения тягодутьевых механизмов, при котором факел в топке может погаснуть. Одновременное последующее восстановление работы тягодутьевых механизмов и питателей топлива может привести к взрыву в топке котла. Поэтому при длительных перерывах питания двигатели дутьевых вентиляторов отключаются защитой минимального напряжения с выдержкой времени 4—10 с (в зависимости от вида топлива). Затем от блокировки отключаются мельничные вен-

тиляторы и питатели топлива. Следовательно, при перерывах питания с. н. на 4 с и более работа котлоагрегата нарушается и самозапуск двигателей не только не имеет смысла, но даже и недопустим.

Самозапуск ответственных двигателей после перерыва питания должен обеспечиваться: на ТЭЦ с шинами генераторного напряжения — от ненагруженного резервного источника питания, на станциях с блочными агрегатами 165 МВт и выше — от резервного трансформатора, уже нагруженного на 50%. Предварительную нагрузку резервного трансформатора на 50 % приходится учитывать, поскольку она соответствует режиму пуска или остановки блока ог резервного трансформатора, а блоки пускаются и останавливаются сравнительно часто и пуск их из холодного состояния продолжителен.

Для облегчения самозапуска все неответственные двигатели при снижении напряжения на шинах с. н. до (0,6— 0,7) Сном отключаются защитой минимального напряжения с выдержкой 0,5 с. Неответственные синхронные двигатели, например шаровых мельниц, автоматически отключаются одновременно с отключением выключателя рабочего питания. Это сокращает продолжительность затухания остаточного напряжения и ускоряет действие защиты минимального напряжения. Напряжение на резервном источнике питания стремятся поддерживать на 10 °/о выше номинального напряжения двигателя.

Некоторые особенности имеет самозапуск ответственных механизмов (питательных или циркуляционных насосов) с синхронными двигателями. При перерыве питания менее 0,5 с вхождение двигателя в синхронизм происходит достаточно быстро, если вращающий асинхронный момент двигателя обеспечивает увеличение частоты вращения, необходимое для втягивания в синхронизм. Большую помощь в этом обеспечивает форсировка возбуждения. При недостаточном аеинхронном моменте (слишком низкое восстанавливающееся напряжение, работа с обмоткой ротора, замкнутой на якорь возбудителя), а также при перерывах в питании более 0,5 с втягивания в синхронизм может не произойти, и тогда потребуется ресинхронизация под нагрузкой или повторный пуск, если возможна кратковременная остановка механизма. Это осуществляется специальными схемами автоматики, которые воздействуют на отключение АГП и замыкание обмотки ротора на сопротивление, в 7—10 раз превышающее сопротивление этой обмотки, с од-

новременной форсировкой возбуждения (производится ресинхронизация) или приводят в действие нормальную схему пуска после восстановления напряжения на с. н. В случае необходимости схема ресинхронизации дополняется автоматикой разгрузки механизма.

Для успешности самозапуска начальное напряжение на шинах с. н. должно быть достаточным, чтобы создать избы-

Рис. 6.3. Зависимость кратности тока двигателей при самозапуске (по сравнению с его значением для заторможенных двигателей) от продолжительности перерыва питания при действии АВР

точный момент для разбега всех основных двигателей, а продолжительность разбега двигателей, зависящая как от начального напряжения, так и скорости его восстановления, не должна превышать предельно допустимую.

Точный расчет самозапуска может быть произведен графоаналитическим методом последовательных интервалов. Но этот метод громоздкий и весьма трудоемкий. С достаточной степенью точности успешность самозапуска может быть проверена по методу эквивалентного двигателя, разработанному в Союзтехэнерго.

Установлено, что при перерыве питания не более 2— 3 с самозапуск двигателей проходит успешно, если начальное напряжеие на шинах после включения резервного источника питания составляет: [/_нач=0,5 £/_Вом,дв — для станции среднего давления с коэффициентом загрузки двигателей /C₃=0,6-f-0,7 и £/_нач= (0,64-0,63) £/ном,дв — для станции высокого давления с /Сэ= 0,84-0,9.

По результатам многочисленных опытов определен относительный суммарный ток самозапуска (отнесенный к суммарному току самозапуска остановившихся двигателей) в зависимости от продолжительности перерыва питания (рис. 6.3). В пределах перерывов питания от 0,5 до 3 с суммарный ток самозапуска двигателей возрастает от 0,55 до 0,87 суммарного пускового тока остановившихся двигателей.

Начальное напряжение на шинах с.н. при самозапуске двигателей от резервного ненагруженного источника питания определяется по формуле

где U*= 1,05-=-1,1—напряжение XX источника питания, отн. ед.; Кп — номинальная кратность пускового тока двигателя, отн. ед.; Кг — коэффициент, учитывающий уменьшение пускового тока двигателей при самозапуске по сравнению с его значением для остановившихся двигателей (см. рис. 6.3); X s, — суммарное сопротивление цепи питания (системы, трансформатора, реактора, линии, шин).

Пример. Определить значение начального напряжения при самозапуске двигателей с. н. блочного агрегата мощностью 200 МВт после перерыва питания 2 с. В самозапуске участвуют двигатели мельничного вентилятора (MB), питательного насоса (ПЭН), дымососа (Д), дутьевого вентилятора (ДВ), вентилятора горячего дутья (ВГД), конденса-тного насоса (КН), циркуляционного насоса (ЦН) и резервного воз* будителя (РВ).

Таблица 6.1. Параметры двигателей

Параметры

Двигатель

ПЭН

ДВ

ВГД

КН

цн

РВ

'ном, дв

Кратность пускового тока К_а

90 5,4

450 •7,0

204 5,5

99 10,3

32 4,6

29,4 5,8

215 5,4

156 10,5

Данные резервного трансформатора: мощность 5_аом=15 750 кВ-А; Кн% = 10,3%; /ном,тр=1445 А; £/_н<ш,тр=6300В; сопротивление внешней цепи Ас =0,05.

Сопротивление цепи питания

SX = Хгр + Х_с = 0,26 + 0,05 = 0,31,

Суммарный ток при пуске двигателей из неподвижного состояния 2Я_П /ном = 5,4-9 + 7,0-450 + 5,5-204+ 10,3-99 + + 4,6-32+ 5,8-29,4+ 5,4-215+10,5-156 = 8894 А;

К* = 0,81 (из рис. 6.3);

Следовательно, самозапуск будет успешным.

6.3. ДОПУСТИМЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Двигатели допускают длительную работу с номинальной нагрузкой при отклонении напряжения от номинального в пределах от +10 до —5 %. При понижении напряжения на 5 % номинального ток статора при номинальной нагрузке станет на 5 % больше номинального. Возрастут потери в меди, но одновременно за счет снижения напряжения уменьшатся потери в активной стали. Поэтому суммарные потери и температуры в двигателе останутся примерно такими же, как и при номинальном напряжении.

При понижении напряжения более чем на 5 % номинального нагрузка двигателя должна быть ниже номинальной. Это объясняется тем, что повышение тока статора более чем на 5 % вызовет такое увеличение потерь в меди обмотки статора, которое не скомпенсируется снижением потерь в активной стали, и температура обмотки статора превысит максимально допустимую.

При повышении напряжения на 10 % номинального ток статора должен быть, как правило, уменьшен на 10 % номинального. При этом нагрузка на валу будет соответствовать номинальной. Увеличение температуры активной стали из-за повышения напряжения на 10 % опасности не представляет, а на обмотке оно отразится в меньшей степени, чем снижение ее нагрева в результате уменьшения тока статора. Повышение'напряжения на двигателе более чем на 10 % сверх номинального не рекомендуется из-за возможности перегрева активной стали, а для двигателей с напряжением 3 кВ и выше — и по надежности работы изоляции обмотки.

Допустимые режимы при изменении температуры входящего воздуха. Номинальной температурой входящего воздуха для двигателей, изготовленных по ГОСТ 183-74, считается 40 °С. Мощность двигателей при температуре охлаждающего воздуха выше номинальной должна быть уменьшена, а при температуре охлаждающего воздуха ниже номинальной может быть повышена согласно указани-

ям завода-изготовителя. Например, для двигателей АТД допустимая мощность изменяется в следующих пределах:

Температура входящего

воздуха, °С......50 45 40 35 25 20 15 и ниже

Мощность двигателя АТД,

% номинальной .... 87,5 95 100 102 105 107,5 107,5

Минимальная температура входящего воздуха не нормируется.

При изменении частоты в пределах ±5 °/о двигатель может быть нагружен до номинальной мощности. Ток статора нагруженного двигателя при снижении частоты вначале из-за уменьшения нагрузки на валу снижается. Затем, достигнув минимального значения, начинает резко возрастать, так как увеличение тока намагничивания при дальнейшем снижении частоты оказывается сильнее влияния от снижения нагрузки. Потребление двигателем реактивной мощности при снижении частоты возрастает примерно так же, как от повышения напряжения.

Допустимые температуры подшипников. Вкладыши подшипников скольжения не должны нагреваться выше 80 °С, а разность между температурами вкладыша и окружающего воздуха не должна быть выше 45 °С. Температура масла в подшипнике без маслоохладителя ниже температуры вкладыша на 5—10 °С, поэтому масло в таких подшипниках не должно нагреваться выше 70—75 °С. Для подшипников с принудительной смазкой температура масла на сливе из подшипников не должна быть выше 65 °С. Температура подводимого масла при длительной работе не должна быть выше 40—45 и ниже 25 °С.

Согласно ГОСТ 183-80 для подшипников качения предельно допустимая температура равна 100°С. Но в большинстве сл)*чаев фактическая температура подшипников качения значительно ниже этого значения. Если температура подшипника заметно повысилась в сравнении с длительно наблюдавшейся температурой, а температуры двигателя и наружного воздуха остались на прежнем уровне, то это указывает на появление какого-то дефекта в подшипнике. Двигатель при первой возможности следует остановить для ревизии.

Вибрация двигателя, измеренная на каждом подшипнике, не должна превышать следующих значений:

Синхронная частота вращения,

об/мин...........3000 1500 1000 75 и ниже

Допустимая амплитуда вибрации,

мкм............ 50 100 130 160

Повышенная вибрация ослабляет крепления обмоток и увеличивает износ подшипников и других частей. При сильной вибрации могут произойти задевание ротора за статор, поломка вала ротора, нарушение контакта в обмотках.

Холодный двигатель с короткозамкнутым ротором допускается пускать 2—3 раза подряд, а горячий — не более 1 раза. При большем числе пусков подряд обмотки двигателя недопустимо перегреваются от пускового тока, что резко сокращает их срок службы.

6.4. НАДЗОР И УХОД ЗА ДВИГАТЕЛЯМИ

Надзор за нагрузкой двигателей, температурой подшипников и охлаждающего воздуха, поддержание уровня масла в подшипниках, а также пуск и остановка двигателей осуществляются персоналом, обслуживающим механизмы. Персонал электроцеха обязан периодически осматривать двигатели и контролировать режим работы их по всем показателям, а также производить их ремонт и испытания. Регулярно должно измеряться сопротивление изоляции двигателей. В эксплуатации эта величина не нормируется. Однако при уменьшении сопротивления изоляции обмотки двигателя из-за увлажнения ниже 1 МОм на 1 кВ (при отнесении ее к 75 °С) вероятность повреждения обмотки из-за пробоя изоляции резко возрастает, поэтому двигатели с такой изоляцией до включения в работу должны подвергаться подсушке.

Надзор и уход за подшипниками двигателей состоит в контроле за их температурой и отсутствием ненормального шума. В подшипниках скольжения, кроме того, следят за уровнем и чистотой масла и нормальным вращением смазочных колец. При низком уровне масла производят доливку его. Нормально доливать масло в подшипники приходится 1 раз в месяц и реже. Более частая доливка требуется только при наличии утечки масла из подшипников. Любая утечка масла — это серьезный дефект. Особенно опасна утечка внутрь двигателя. Попадая на обмотку, масло разрушает изоляцию, резко снижает ее электрическую прочность, что может привести к КЗ в обмотке.

Смена масла в подшипниках скольжения и смазки в подшипниках качения производится, как правило, 1 раз в год.

Надзор и уход за охлаждением двигателей. В двигателях, забирающих воздух для охлаждения непосредственно

из помещения, необходимо следить за тем, чтобы решетки на всасывающих проемах в торцевых крышках не были забиты пылью, грязью. Эти решетки, как и весь двигатель, должны очищаться от пыли и грязи систематически.

На отключенных двигателях типа ДАЗО, установленных вне помещения, в холодное время и в сырую погоду должны включаться электронагреватели, вмонтированные в корпусе двигателя. На работающем двигателе должны работать оба вентилятора, обеспечивающих проток воздуха по трубкам воздухоохладителя. При остановке обоих вентиляторов двигатель ДАЗО может перегреться и выйти из строя. Поэтому ревизия подшипников двигателей вентиляторов должна производиться в такие сроки, чтобы между ремонтами было исключено их повреждение (желательно осенью и весной). Должна быть исправной сигнализация об остановке вентиляторов. На некоторых станциях для повышения надежности двигателей ДАЗО их воздухоохладители со стороны выхода наружного воздуха подсоединены к всасывающим коробам дымососов и дутьевых вентиляторов, а вентиляторы двигателей ДАЗО демонтированы.

Мощные двигатели работают по замкнутой системе охлаждения и имеют водяные воздухоохладители. Для предотвращения конденсации влаги на стенках воздухоохладителя температура входящей в него воды не должна быть ниже 5—10 °С. Разность между температурами входящего воздуха и входящей воды обычно не превышает 7—10 °С. Увеличение этой разницы, как и нагрев воды в газоохладителе более длительно наблюдаемого значения (2—8°С), указывает на малый проток воды через газоохладитель из-за его засорения, скопления воздуха в трубках или по другим причинам. Вода в воздухоохладители должна подаваться только через фильтры. Для очистки воздухоохладителей без их разборки от мелкой щепы, палок, листьев и другого мусора и частично от слизи целесообразно на двигателях выполнить схемы промывки обратным ходом воды, как и на генераторах (см. рис. 4.1).

На двигателях с расположением воздухоохладителей в верхней части корпуса при появлении течи в охладителе вода может попасть на обмотку. При появлении течи в воздухоохладителях двигатель должен быть отключен по возможности в наиболее короткий срок.

Тушение загорания обмоток в двигателях наиболее эффективно производить водой. Загорание мелких двигателей можно тушить и углекислотными огнетушителями. При-

менение углекислотных огнетушителей для тушения загорания крупных электродвигателей чаще всего результата не дает.

6.5. НЕИСПРАВНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ ПРИЧИНЫ

При включении электродвигатель не вращается, гудит или вращается, но очень медленно. Может быть несколько причин.

Обрыв в цепи статора. Во избежание сгорания двигателя необходимо отключить его выключатель, пускатель или контактор.

Обрыв или слабый контакт в цепи фазного ротора. Двигатель при этом повреждении может вращаться, но с малой частотой. Ток статора колеблется с частотой скольжения. При нарушении контакта в обмотке ротора из двигателя могут появиться искры и дым.

Механическое заедание в.двигателе или механизме. Для проверки отсутствия заедания необходимо провернуть агрегат за муфту.

Недопустимая несимметрия зазора между ротором и статором. При этом двигатель проворачивается за муфту без заедания. Сопротивление изоляции обмотки в норме. Причина неисправности устанавливается путем измерения зазора при снятых торцевых крышках.

Недостаточное превышение пускового момента двигателя над начальным моментом механизма. При повышенном напряжении двигатель разворачивается нормально. Необходимо заменить двигатель на другой с более высоким пусковым моментом или с большей мощностью.

Витковое замыкание в обмотке статора. Как правило, в крупных двигателях и тем более высоковольтных витковое замыкание при первом же включении сопровождается появлением замыкания на корпус и коротким замыканием между фазами.

Неправильная схема соединения обмотки статора в звезду вместо треугольника.

При работе двигателя обнаружен повышенный нагрев подшипника скольжения. Может быть несколько причин. Низкий уровень масла, медленное вращение смазочного кольца, загрязнение масла. Появление осевых усилий на вкладыш, вызванных износом деталей полумуфт (пальцев, зубьев, шестерен и т.п.). Плохая шабровка вкладыша или нарушение ее в результате частичного подплавления баббита.

При работе двигателя обнаружен повышенный нагрев подшипника качения. Может быть несколько причин. Отсутствие смазки в результате ее вытекания или высыхания из-за несвоевременной замены. Излишки смазки. Обычно этот дефект наблюдается после ремонта. Необходимо уменьшить количество смазки, чтобы она занимала не более 2/3 объема свободного пространства. Появление дефектов в подшипнике: раковин, трещин, срабатывание, разрушение сепаратора и задевание его за обоймы подшипника. Появление раковин, трещин, выработок в рабочих поверхностях обоймы, на шариках или роликах подшипников сопровождается появлением ненормального шума при вращении подшипника. Двигатель при первой возможности должен быть остановлен в ремонт.

Срабатывание сепаратора обнаруживается по наличию следов металла (блесков) в смазке, а также по заметному проседанию сепаратора вниз с касанием обойм.

При работе двигателя обнаружен повышенный нагрев его корпуса. Возможно несколько причин: перегрузка двигателя по току, засорение водяных охладителей, забивание грязью и пылью защитных сеток в торцевых щитах со стороны подвода холодного воздуха, забивание грязью и пылью вентиляционных каналов в стали статора и ротора. В последнем случае двигатель следует продуть сжатым воздухом. Если нагрев не снизится, его следует вывести в ремонт с выемкой ротора.

Нарушение изоляции между листами стали статора. При работе двигателя из него появились искры и дым. Защита не работает. Наиболее вероятная причина — задевание ротора за статор. Необходимо аварийно отключить двигатель.

Обрыв цепи статора при работе двигателя. Двигатель будет продолжать работать без заметного увеличения скольжения, если кратность его максимального момента больше двух. При номинальной нагрузке на валу ток в одной фазе станет равным нулю, а в двух других увеличится. Во избежание перегрева и перегорания обмотки статора двигатель следует немедленно отключить от сети.

Сильная вибрация электродвигателя. При появлении вибрации, превышающей норму, двигатель должен быть выведен в ремонт при первой возможности, а при сильной и возрастающей вибрации должен быть остановлен аварийно.

6.6. РЕМОНТ ДВИГАТЕЛЕЙ

Для проверки состояния двигателя, устранении неисправностей и повышения надежности периодически производят капитальные и текущие ремонты двигателей. В объем капитального ремонта входят полная разборка с выемкой ротора, чистка, осмотр и проверка статора и ротора, устранение выявленных дефектов (например, перебандажи-ровка схемной части обмотки статора, переклиновка ослабевших клиньев, покраска лобовых частей обмотки и расточки статора), промывка и проверка подшипников скольжения, замена подшипников качения, проведение профилактических испытаний. В объем текущего ремонта входят замена масла и измерение зазоров в подшипниках скольжения, замена или добавление смазки и осмотр сепараторов в подшипниках качения, чистка и обдувка статора и ротора при снятой задней .крышке, осмотр обмоток в доступных местах.

Периодичность капитальных и текущих ремонтов электродвигателей устанавливается по местным условиям. Она должна быть не только обоснована для каждой группы двигателей по температуре и загрязненности окружающего воздуха, но и учитывать требования заводов-изготовителей, выявившуюся недостаточную надежность отдельных узлов. Капитальный ремонт электродвигателей, работающих нормально, без замечаний, по-видимому, целесообразно проводить во время капитальных ремонтов основных агрегатов (котлов, турбин), на которых электродвигатели установлены, т. е. 1 раз в 3—5 лет, но не реже. При этом будут обеспечены одинаковые уровни надежности электродвигателей и основного агрегата. Текущий ремонт электродвигателей обычно проводят 1—2 раза в год. В целях сокращения трудозатрат на работы по центровке и подготовке рабочего места ремонт электродвигателя целесообразно совмещать с ремонтом механизма, на котором он установлен.

Для разборки двигатель стропится на крюк подъемного устройства за рымы и перемещается на свободное место или разворачивается на фундаменте.

Снятие и установка полумуфты. Для надежной работы полумуфты в большинстве случаев устанавливаются с напряженной посадкой. Для этого диаметр отверстия в полумуфте должен быть точно равен номинальному диаметру выступающего конца вала или превышать его не более чем

на 0,03—0,04 мм. Снятие полумуфт удобней всего производить съемником, показанным на рис. 6.4. Установка полумуфты на вал крупных двигателей, как правило, производится с подогревом ее до 250 °С, когда пруток из олова на чинает плавиться.

Рис. 6.4. Съемник для снятия полумуфт

Рис. 6.5. Выемка ротора при помощи скобы

Рис. 6.6. Повреждение изоляции обмотки статора из-за неплотной прессовки стали:

/ — статор; 2 — ротор; 3 — обломившийся лист зубца; 4 — медь обмотки

После снятия полумуфты замеряются зазоры в подшипниках, нормы на которые приведены в табл. 6.2, и зазоры между ротором и статором.

Отклонение от среднего значения зазора не должно превышать ±10 %.

При наличии над двигателем крана или монорельса выемку и ввод ротора в статор удобней всего производить

Таблица 6.2. Допустимые зазоры в подшипниках скольжения

Номинальный	Зазор, мм, при частоте вращения, об/мин
диаметр вала, мм	750 и ниже	1000—1500	3000
81-120 121—180 181—260	0,080—0,160 0,100—0,195 0,120—0,225	0,120—0,235 0,150—0,285 0,180—0,330	0,235—0,460 0,260—0,530 0,300—0,600

при помощи скобы (рис. 6.5). Скоба / ступицей 2 надевается на конец вала ротора и стропится на крюк подъемного устройства. Затем ротор выводят из статора и укладывают в удобном для ремонта месте.

Осмотр статора. При осмотре активной стали статора следует убедиться в плотности прессовки ее, как это указано для генераторов, и проверить прочность крепления распорок в каналах. При слабой прессовке возникает вибрация листов, которая приводит к разрушению межлистовой изоляции стали и затем к местному нагреву ее и обмотки. Вибрирующими листами стали зубцов истирается изоляция обмотки статора. Наконец, листы зубцов от длительной вибрации могут отломиться у основания и при выпадании задеть за ротор, врезаться в пазовую изоляцию обмотки статора до меди (рис. 6.6). Уплотнение листов стали производится закладкой листочков слюды с лаком или забивкой гетинаксовых клиньев.

При осмотре ротора проверяется состояние вентиляторов и их крепления. Проверяется также плотность посадки стержней обмотки в пазах, отсутствие трещин, обрыва стержней, следов нагрева и нарушения пайки в местах выхода их из короткозамыкающих колец.

При осмотре подшипников скольжения обращают внимание на то, как работал вкладыш, а также на отсутствие торцевой выработки, трещин, отставания, подплавления или натаскивания баббита.

В правильно пришабренном вкладыше зона касания вала поверхности вкладыша (рабочая зона) располагается по всей его нижней поверхности примерно на 1/6 части окружности (рис. 6.7). Карман для масла должен переходить на рабочую зону вкладыша плавно, без излома. При этом создаются хорошие условия для затягивания масла под шейку вала.

При осмотре подшипников качения после их промывки бензином проверяются легкость и плавность вращения, от-

сутствие заеданий, притормаживания и ненормального шума, нет ли обрыва заклепок, трещин в сепараторе, не имеет ли он чрезмерного люфта, не касается ли колец, нет ли недопустимого радиального или осевого люфта наружного кольца.

При обнаружении дефектов в деталях подшипника, в том числе малейших раковин, точечных подплавлений от электросварки, этот подшипник должен быть заменен. Под-

Рис. 6.7. Шабровка вкладыша:

о —правильная шабровка; б — неправильная шабровка; / — поверхность касания; 2 — карманы

шипники, работающие в особо тяжелых условиях, например в крупных двигателях на 3000 об/мин, следует заменить независимо от их состояния по истечении 5000—8000 ч работы.

В подшипниках качения двигателей применяются мазе-подобные (консистентные) смазки, представляющие собой смесь минерального масла (80—90 %) и мыла, играющего роль загустителя. Наиболее подходящими смазками для подшипников качения двигателей являются высококачественные смазки ЛИТОЛ-24, ЦИАТИМ-201 и др., обеспечивающие нормальную работу как при низких (до —40°С), так и при высоких (до +120 °С) температурах.

Для электродвигателей, установленных в помещении, наряду с указанными смазками широко применяется уни-Еерсальная тугоплавкая водостойкая смазка марки УТВ (1-13).

Сравнительно частой причиной преждевременного выхода из строя подшипников качения является их неправильная посадка на вал: с чрезмерно большим натягом, со слабиной или перекосом,

В двигателях на 1500 об/мин и ниже чаще всего применяется напряженная посадка подшипников на вал и плотная в торцевой крышке. В двигателях на 3000 об/мин и частично при более низкой частоте вращения применяются посадки с меньшим натягом: плотная на валу и скольжения — в торцевой крышке.

Сушка двигателя. Двигатели, имеющие пониженное сопротивление изоляции, подвергаются сушке.

В условиях эксплуатации чаще всего сушка осуществляется внешним нагреванием путем подачи горячего воздуха в двигатель через имеющиеся в нем проемы или люки от воздуходувки или потерями в меди обмотки статора и ротора путем включения обмотки статора на пониженное напряжение. Еще лучшие результаты получаются при одновременном применении обоих способов.

Двигатели 6 кВ при сушке включаются на напряжение 380—500 В, двигатели 3 кВ —на 220 В, а двигатели 380 В— на 36 В.

Температура обмотки во время сушки не должна превышать 90 °С, если она определяется измерением сопротивления, и 70 °С при измерении термометром.

Контроль сушки ведется по изменению сопротивления изоляции. Сушка считается законченной, когда сопротивление изоляции после понижения до минимального значения и последующего подъема в течение нескольких часов остается неизменным.

Вопросы для повторения

1. Назначение электродвигателей собственных нужд и предъявляемые к ним требования.

2. Какой должна быть продолжительность самозапуска электродвигателей в зависимости от характеристики станции?

3. При каком начальном напряжении обеспечивается успешность самозапуска?

4. Допустимые режимы работы электродвигателей по напряжению, частоте при изменении температуры входящего воздуха, по температуре подшипников скольжения и качения, по вибрации.

5. Основные неисправности электродвигателей и их причины.

6. На что обращается внимание при осмотре статора, ротора, электродвигателя, а также подшипников скольжения и качения?

Содержание
Предыдущий § Следующий