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[摘 要]我厂铝粉装置压缩机为400KW的交流高压励磁同步电动机，配套HYTL-1000型静态励磁装置。运行几年来，同步电动多次自动停车，造成压缩机的压缩气体不能及时释放，致使生产工艺系统超压，产生极大的安全隐患。检查判断为同步电机转子励磁绕组出现故障，本文对故障进行分析并解决，以实现装置连续化安全生产。
[关键词]同步电动机；励磁绕组；安全生产
中图分类号：TD432.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0078-01
1 引言
高碳醇厂铝粉生产装置使用功率为400KW的交流10KV高压励磁同步电动机，来驱动往复式压缩机，电动机配套静态励磁装置为HYTL-1000型。从去年开始，该同步电动机多次突然发生故障停机，保护继电器上显示为过载保护动作，当时电机温度过热，并有冒烟迹象。从负荷历史曲线来看，当时有功负荷并未增加，但在发生故障停机时的瞬间无功负荷增加很大，导致同步电机功率因数滞后。
铝粉生产装置工艺流程，正常生产时压缩机出口气体压力为8MPa，高压气体在雾化室内释放为微正压，通过风机循环再次送至压缩机入口，如此压缩-释放-再压缩释放的循环过程。而当压缩机突然停车后，循环气体被中断，压缩机不能吸收雾化室的低压气体，而压缩机出口的高压气体由于压力高还会进入到低压的雾化室内，造成雾化室和下游的设备超压，安全阀起跳爆破片起爆。而铝粉又是易燃易爆的危险化学品，极易造成闪爆[1]而产生更大的危害。因此避免壓缩机的同步电机自停，是维持装置连续化安全生产的必要条件。
2 原因分析及故障处理
根据同步励磁电机的停机现象分析故障停机原因有两方面：一是励磁系统出现问题（包括静态励磁系统和旋转励磁系统），致使转子励磁电流大大减小。励磁减小后定子电流先减小后增大，从而使电机过载保护动作；二是励磁系统工作正常，电动机本体出现故障，特别是电机转子绕组出现故障的可能性很大。
为判断故障产生的原因，首先对静态励磁系统进行了测试。在停机状态下，将励磁系统打到“试验”位置进行调试，通过液晶显示屏可清楚地看到，在调试状态下静态励磁系统工作十分正常，用示波器看输出波形也很正常。随后将励磁调节方式切换到“手动”方式，用“增磁” 和“减磁” 按钮增大和减小励磁电流，励磁系统反应正常，从显示面板也可清楚地看到变化，据此可以推断静态励磁部分没有故障。
而失励失步是由于励磁系统的原因，使同步电动机的励磁绕组失去直流励磁。由于同步电机过载力矩很大，导致同步电动机失去静态稳定，滑出同步。电机发生失励失步时，负载基本不变，定子电流增大1.5～3倍，电机声音异常，而GL型继电器主要用于起动时的电流保护，其整定值为6～7倍的额定值，所以GL型继电器拒动或动作时间过长。在此情况下失励失步一般不易被值班人员及时发现，待发现电机过热冒烟时，电机已失步了相当长时间，并已造成电机绕组或励磁装置的损坏。而电机的失励失步，大多不当场损坏电机，出现电机冒烟后，停机常规检查，往往又查不出毛病，电机还能再投入运行。
由此断定故障应出在旋转整流和电机本体部分。在励磁装置和同步电机生产厂家的现场配合下，准备工作完成后，启动电机，在经过投励设定延时后，电机无法投励，仍然处在异步运行状态，此时功率因数严重滞后，空载电流很大。由此进一步确认了问题出在电机内部。
为进一步缩小故障查找范围，对电机进行了开盖检查。首先对旋转整流盘部分进行了一个测试。测试电路如图2所示。严格按照测试步骤进行了如下测试：（1）打开灭磁电阻与转子绕组接线点，在其中间串接一只40W/220V的白炽灯泡；（2）断开转子绕组的两个输入端，在其间并接一只100W/220V的白炽灯泡；（3）打开励磁机电枢绕组的A、B、C三相出线端，从外部接入试验电源；（4）外部试验电源通过三相调压器来控制给定电压；（5）在C相功率模块的可控硅C 两端并接一只二极管，方向如图1所示。经过认真检查，确认电路连接无误后，进行通电试验。通电后10s左右，灯泡H2发亮，说明旋转部分能最终投励。断开电源后，接好示波器，再次通电试验。用示波器测灯泡H。两端电压波形，开始示波器有波形，经过约10s后波形消失。此试验说明灭磁回路和控制模块能够正常工作。第三次通电试验，用示波器测灯泡H：两端的电压波形，开始示波器无波形显示，经过10s后波形为三相半控桥式整流波形，波形正常。据此可以断定旋转整流部分工作正常。
排除了励磁系统故障，最后故障就锁定在电机本体上。随后对电机本体进行全面检查，500V摇表测转子绕组对地绝缘， 绝缘电阻值大于500MQ，绝缘良好。后测绕组两端是否导通，用摇表测时，发现转子绕组两端开路。再次用直流电桥检查转子绕组的直流电阻，测量结果为开路，据此可断定转子绕组烧断。经过盘车后将转子绕组旋转了一个角度，仔细检查后找到了一个明显烧黑的地方。取下磁极绕组时看到在相邻两绕组焊接处，由于接触部位铜皮较薄，转子在转动过程中磁极松动，使焊接部位发生了疲劳断裂。经过电机厂家重新用铜皮焊接后，经检查测试定子、转子绝缘和直流电阻正常。准备就绪后，现场启动电机，投励过程及其它一切正常。电机空载运行2h后停机检查一切正常。重新开机后带负荷运转，无任何异常情况出现，实现安全生产。
3 结论
大型同步电动机在日常运行过程中应注意两方面：一是励磁系统的监控和检查，二是电机定子和转子的检查。特别是在停车大检修时，一定要开盖详细检查，并做好紧固工作，以免松动造成不必要的事故，消除隐患，实现安全生产。
作者简介
王成刚（1965.6-），男，吉林省吉林市人，助理工程师，生产技术主任。2013年毕业于中央广播电视大学应用化工技术专业，现从事航空煤油装置生产工艺技术管理等工作。
[关键词]同步电动机；励磁绕组；安全生产
中图分类号：TD432.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0078-01
1 引言
高碳醇厂铝粉生产装置使用功率为400KW的交流10KV高压励磁同步电动机，来驱动往复式压缩机，电动机配套静态励磁装置为HYTL-1000型。从去年开始，该同步电动机多次突然发生故障停机，保护继电器上显示为过载保护动作，当时电机温度过热，并有冒烟迹象。从负荷历史曲线来看，当时有功负荷并未增加，但在发生故障停机时的瞬间无功负荷增加很大，导致同步电机功率因数滞后。
铝粉生产装置工艺流程，正常生产时压缩机出口气体压力为8MPa，高压气体在雾化室内释放为微正压，通过风机循环再次送至压缩机入口，如此压缩-释放-再压缩释放的循环过程。而当压缩机突然停车后，循环气体被中断，压缩机不能吸收雾化室的低压气体，而压缩机出口的高压气体由于压力高还会进入到低压的雾化室内，造成雾化室和下游的设备超压，安全阀起跳爆破片起爆。而铝粉又是易燃易爆的危险化学品，极易造成闪爆[1]而产生更大的危害。因此避免壓缩机的同步电机自停，是维持装置连续化安全生产的必要条件。
2 原因分析及故障处理
根据同步励磁电机的停机现象分析故障停机原因有两方面：一是励磁系统出现问题（包括静态励磁系统和旋转励磁系统），致使转子励磁电流大大减小。励磁减小后定子电流先减小后增大，从而使电机过载保护动作；二是励磁系统工作正常，电动机本体出现故障，特别是电机转子绕组出现故障的可能性很大。
为判断故障产生的原因，首先对静态励磁系统进行了测试。在停机状态下，将励磁系统打到“试验”位置进行调试，通过液晶显示屏可清楚地看到，在调试状态下静态励磁系统工作十分正常，用示波器看输出波形也很正常。随后将励磁调节方式切换到“手动”方式，用“增磁” 和“减磁” 按钮增大和减小励磁电流，励磁系统反应正常，从显示面板也可清楚地看到变化，据此可以推断静态励磁部分没有故障。
而失励失步是由于励磁系统的原因，使同步电动机的励磁绕组失去直流励磁。由于同步电机过载力矩很大，导致同步电动机失去静态稳定，滑出同步。电机发生失励失步时，负载基本不变，定子电流增大1.5～3倍，电机声音异常，而GL型继电器主要用于起动时的电流保护，其整定值为6～7倍的额定值，所以GL型继电器拒动或动作时间过长。在此情况下失励失步一般不易被值班人员及时发现，待发现电机过热冒烟时，电机已失步了相当长时间，并已造成电机绕组或励磁装置的损坏。而电机的失励失步，大多不当场损坏电机，出现电机冒烟后，停机常规检查，往往又查不出毛病，电机还能再投入运行。
由此断定故障应出在旋转整流和电机本体部分。在励磁装置和同步电机生产厂家的现场配合下，准备工作完成后，启动电机，在经过投励设定延时后，电机无法投励，仍然处在异步运行状态，此时功率因数严重滞后，空载电流很大。由此进一步确认了问题出在电机内部。
为进一步缩小故障查找范围，对电机进行了开盖检查。首先对旋转整流盘部分进行了一个测试。测试电路如图2所示。严格按照测试步骤进行了如下测试：（1）打开灭磁电阻与转子绕组接线点，在其中间串接一只40W/220V的白炽灯泡；（2）断开转子绕组的两个输入端，在其间并接一只100W/220V的白炽灯泡；（3）打开励磁机电枢绕组的A、B、C三相出线端，从外部接入试验电源；（4）外部试验电源通过三相调压器来控制给定电压；（5）在C相功率模块的可控硅C 两端并接一只二极管，方向如图1所示。经过认真检查，确认电路连接无误后，进行通电试验。通电后10s左右，灯泡H2发亮，说明旋转部分能最终投励。断开电源后，接好示波器，再次通电试验。用示波器测灯泡H。两端电压波形，开始示波器有波形，经过约10s后波形消失。此试验说明灭磁回路和控制模块能够正常工作。第三次通电试验，用示波器测灯泡H：两端的电压波形，开始示波器无波形显示，经过10s后波形为三相半控桥式整流波形，波形正常。据此可以断定旋转整流部分工作正常。
排除了励磁系统故障，最后故障就锁定在电机本体上。随后对电机本体进行全面检查，500V摇表测转子绕组对地绝缘， 绝缘电阻值大于500MQ，绝缘良好。后测绕组两端是否导通，用摇表测时，发现转子绕组两端开路。再次用直流电桥检查转子绕组的直流电阻，测量结果为开路，据此可断定转子绕组烧断。经过盘车后将转子绕组旋转了一个角度，仔细检查后找到了一个明显烧黑的地方。取下磁极绕组时看到在相邻两绕组焊接处，由于接触部位铜皮较薄，转子在转动过程中磁极松动，使焊接部位发生了疲劳断裂。经过电机厂家重新用铜皮焊接后，经检查测试定子、转子绝缘和直流电阻正常。准备就绪后，现场启动电机，投励过程及其它一切正常。电机空载运行2h后停机检查一切正常。重新开机后带负荷运转，无任何异常情况出现，实现安全生产。
3 结论
大型同步电动机在日常运行过程中应注意两方面：一是励磁系统的监控和检查，二是电机定子和转子的检查。特别是在停车大检修时，一定要开盖详细检查，并做好紧固工作，以免松动造成不必要的事故，消除隐患，实现安全生产。
作者简介
王成刚（1965.6-），男，吉林省吉林市人，助理工程师，生产技术主任。2013年毕业于中央广播电视大学应用化工技术专业，现从事航空煤油装置生产工艺技术管理等工作。