發電機勵磁線圈和繞組燒損的預防改進措施
發布時間：2024-04-11 點擊：240
發電機勵磁線圈和繞組燒損的預防改進措施
根據康明斯公司多年維修數據統計，柴油發電機組上配套使用的發電機，在運行中的故障屬勵磁線圈和繞組燒壞的電氣故障約85%，機構及其他故障約15%，勵磁線圈和繞組燒壞的原因多為缺相運行或過載運行、繞組接地及繞組相間或匝間短路。其次是定、轉子摩擦、斷條等機械方面的原因。這里著重從電氣角度分析發電機勵磁線圈和繞組燒損的故障原因，并提出相應的處理方法。
勵磁線圈橫截面圖
勵磁線圈端面圖
一、產生原因分析
根據觀察，勵磁線圈燒毀事故多數發生在開停機時，只有極少數發生在正常運行中。
（1）開機不當
如開機時先開勵磁控制器，間隔較長時間后再開發電機，勵磁線圈就會聚集很多熱量；或停機誤操作，如停機時先停發電機再停直流勵磁控制器，此時勵磁線圈本身處于熱態這二種情況下，因發電機未啟動或電機已關閉，電磁轉差離合器內外轉子不旋轉，就會造成勵磁線圈冷卻散熱不暢而燒損。
（2）散熱不好
在正常運轉時，若遇夏季持續高溫，或因粉塵等原因使散熱風路部分堵塞，也會造成勵磁線圈散熱不暢而燒毀。運行中，當發現發電機的機械特性變軟，輸出無力，轉速變慢，若增大勵磁電流，轉速可上調達到正常轉速時，就應注意防止勵磁線圈燒毀的故障發生。因為增加勵磁電流，勵磁電壓也相應增加，熱態直流電阻劇增，線圈溫升增大。機械特性會繼續變軟，如此惡性循環，使勵磁線圈溫升超限，繼而發生局部匝間短路燒毀。
（3）維護不當
同步發電機的電機和電磁轉差離合器二者之間在機械上互不相連，但若維護不當，當粉塵等雜物塞滿電機轉子和離合器之間的空隙，就造成電機和離合器二者之間事實上的軟連接.這樣，當開機時，電機就會拖動離合器一起旋轉，如果再加上勵磁，勵磁線圈的銅耗使線圈產生很多熱量，從而使線圈溫升劇增而燒毀。
二、改進措施
拆除燒損的勵磁繞組，按原線徑匝數采用高強度聚脂漆包線重新下線，繞組浸漆（常用1032三聚氰胺醇酸樹脂漆或1012耐油清漆適用于e級或b級絕緣），經用500伏兆歐表測量，絕緣電阻達100mω以上。參考各類發電機勵磁系統，結合具體情況分析原勵磁系統設計上的缺陷和不足，我們重新設計了勵磁恒壓系統。采用單相半波可控整流，整流電壓最大值為103v，導通角≤180°。
根據設計計算采用3ct50/500v可控硅代替原3ct10/500v的可控硅，經試運轉及電路測量、元件調整，各項指標均符合要求，達到了改進目的。勵磁電流為26a，勵磁電壓為64v，當外負載變化時，瞬態電壓調整率≤±25%，瞬態頻率調整率≤±8%，電壓穩定時間≤1.5s，頻率穩定時間≤6s，穩態電壓調整率≤±5%，穩態頻率調整率≤±6%，電壓頻率波動率≤±0.6%，接近新品指標。
三、預防控制措施
1、嚴格控制發電機溫升（以氣溫40℃為基準）不超過50℃。運行中經常以觸摸感覺、溫度計檢測的方式，當發現軸承外圈溫度超過95℃、潤滑脂有稀釋流出現象，或軸承有沙沙磨擦聲時，均應立即停車查明原因，排除故障后方可運行。
2、保持調速器良好，穩定發電機轉速在1500r/min，使周波達50hz，運行中發現周波有變化，應及時調整柴油機油門穩定周波，并檢查調速器是否運行正常。
3、發電機二級保養時斟情更換潤滑脂，潤滑脂數量應為軸承空隙的1/2～2/3左右。應按使用說明書規定仔細檢查軸承，如果滾珠或軸承內、外圈等處出現藍紫色時，說明軸承受熱退火，應注意使用或更換。更換軸承時，軸承內外孔和軸及機體配合應符合規定的過盈量，太松時應在軸承內外圈掛錫，精磨后裝配；過緊時應用00號砂紙細心打磨后裝配，既防止軸承配合過松打滑、磨擦生熱，又防止過緊時減小軸承游隙，增大磨損，增加溫升。
4、發電機使用時應盡量使用電設備合理分配，三相功率平衡（其中整流勵磁的a相已消耗電力2kw），三相不平衡不應超過20%。盡量使用三相電焊機，使用兩相對焊機時應停用其它設備，并間歇對焊。工作中密切注視機體溫度，如果溫升過高，應立即停機降溫。
5、康明斯電機在高溫、高濕環境下作業應采取降溫和除濕措施，如采用吹風機改善通風條件、間歇運行，使之冷卻，控制機體溫度不超過90℃，或減輕負載不超過發電機容量的85%，作好發電機頂部密封，防止雨淋。
6、原則上禁止發電機過載使用，特殊情況過載使用時，如使用發電機進行鋼筋對焊時，應間歇作業，并嚴格控制發電機溫升，一旦溫升過高，應立即停機采用吹風機冷卻，待降溫后再投入使用。負載發電機最大容量不應超過發電機容量的40%，間斷起動發電機間隔時間不應低于1mi n，盡量避免頻繁起動。
7、發電機運行中應密切觀察勵磁電流，若超過額定值時應減輕負載。若調整無效應停機檢查勵磁繞組是否因絕緣下降（發電機冷態低于2m，熱穩定狀態低于0.5m）而嚴重漏電或短路接地，不可強制運行以免造成機器損壞。
8、發電機若長期不用，使用前應將定子采用穩態短路電流法對繞組進行烘干驅潮，當絕緣大于2m以后方可使用。
自重新設計、安裝了新的發電機勵磁恒壓系統，并實施了一系列措施，嚴格執行操作規程，加強設備管、用、養、修工作，經過一段時間檢驗，設備狀態良好，消除了類似故障。在執行了新的預防措施后，確實改善了技術性能和各項經濟指標，充分發揮了設備的使用性能，提高了設備完好率、利用率，保證了施工生產的順利進行，取得了較好的經濟效益。
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勵磁線圈橫截面圖
勵磁線圈端面圖
一、產生原因分析
根據觀察，勵磁線圈燒毀事故多數發生在開停機時，只有極少數發生在正常運行中。
（1）開機不當
如開機時先開勵磁控制器，間隔較長時間后再開發電機，勵磁線圈就會聚集很多熱量；或停機誤操作，如停機時先停發電機再停直流勵磁控制器，此時勵磁線圈本身處于熱態這二種情況下，因發電機未啟動或電機已關閉，電磁轉差離合器內外轉子不旋轉，就會造成勵磁線圈冷卻散熱不暢而燒損。
（2）散熱不好
在正常運轉時，若遇夏季持續高溫，或因粉塵等原因使散熱風路部分堵塞，也會造成勵磁線圈散熱不暢而燒毀。運行中，當發現發電機的機械特性變軟，輸出無力，轉速變慢，若增大勵磁電流，轉速可上調達到正常轉速時，就應注意防止勵磁線圈燒毀的故障發生。因為增加勵磁電流，勵磁電壓也相應增加，熱態直流電阻劇增，線圈溫升增大。機械特性會繼續變軟，如此惡性循環，使勵磁線圈溫升超限，繼而發生局部匝間短路燒毀。
（3）維護不當
同步發電機的電機和電磁轉差離合器二者之間在機械上互不相連，但若維護不當，當粉塵等雜物塞滿電機轉子和離合器之間的空隙，就造成電機和離合器二者之間事實上的軟連接.這樣，當開機時，電機就會拖動離合器一起旋轉，如果再加上勵磁，勵磁線圈的銅耗使線圈產生很多熱量，從而使線圈溫升劇增而燒毀。
二、改進措施
拆除燒損的勵磁繞組，按原線徑匝數采用高強度聚脂漆包線重新下線，繞組浸漆（常用1032三聚氰胺醇酸樹脂漆或1012耐油清漆適用于e級或b級絕緣），經用500伏兆歐表測量，絕緣電阻達100mω以上。參考各類發電機勵磁系統，結合具體情況分析原勵磁系統設計上的缺陷和不足，我們重新設計了勵磁恒壓系統。采用單相半波可控整流，整流電壓最大值為103v，導通角≤180°。
根據設計計算采用3ct50/500v可控硅代替原3ct10/500v的可控硅，經試運轉及電路測量、元件調整，各項指標均符合要求，達到了改進目的。勵磁電流為26a，勵磁電壓為64v，當外負載變化時，瞬態電壓調整率≤±25%，瞬態頻率調整率≤±8%，電壓穩定時間≤1.5s，頻率穩定時間≤6s，穩態電壓調整率≤±5%，穩態頻率調整率≤±6%，電壓頻率波動率≤±0.6%，接近新品指標。
三、預防控制措施
1、嚴格控制發電機溫升（以氣溫40℃為基準）不超過50℃。運行中經常以觸摸感覺、溫度計檢測的方式，當發現軸承外圈溫度超過95℃、潤滑脂有稀釋流出現象，或軸承有沙沙磨擦聲時，均應立即停車查明原因，排除故障后方可運行。
2、保持調速器良好，穩定發電機轉速在1500r/min，使周波達50hz，運行中發現周波有變化，應及時調整柴油機油門穩定周波，并檢查調速器是否運行正常。
3、發電機二級保養時斟情更換潤滑脂，潤滑脂數量應為軸承空隙的1/2～2/3左右。應按使用說明書規定仔細檢查軸承，如果滾珠或軸承內、外圈等處出現藍紫色時，說明軸承受熱退火，應注意使用或更換。更換軸承時，軸承內外孔和軸及機體配合應符合規定的過盈量，太松時應在軸承內外圈掛錫，精磨后裝配；過緊時應用00號砂紙細心打磨后裝配，既防止軸承配合過松打滑、磨擦生熱，又防止過緊時減小軸承游隙，增大磨損，增加溫升。
4、發電機使用時應盡量使用電設備合理分配，三相功率平衡（其中整流勵磁的a相已消耗電力2kw），三相不平衡不應超過20%。盡量使用三相電焊機，使用兩相對焊機時應停用其它設備，并間歇對焊。工作中密切注視機體溫度，如果溫升過高，應立即停機降溫。
5、康明斯電機在高溫、高濕環境下作業應采取降溫和除濕措施，如采用吹風機改善通風條件、間歇運行，使之冷卻，控制機體溫度不超過90℃，或減輕負載不超過發電機容量的85%，作好發電機頂部密封，防止雨淋。
6、原則上禁止發電機過載使用，特殊情況過載使用時，如使用發電機進行鋼筋對焊時，應間歇作業，并嚴格控制發電機溫升，一旦溫升過高，應立即停機采用吹風機冷卻，待降溫后再投入使用。負載發電機最大容量不應超過發電機容量的40%，間斷起動發電機間隔時間不應低于1mi n，盡量避免頻繁起動。
7、發電機運行中應密切觀察勵磁電流，若超過額定值時應減輕負載。若調整無效應停機檢查勵磁繞組是否因絕緣下降（發電機冷態低于2m，熱穩定狀態低于0.5m）而嚴重漏電或短路接地，不可強制運行以免造成機器損壞。
8、發電機若長期不用，使用前應將定子采用穩態短路電流法對繞組進行烘干驅潮，當絕緣大于2m以后方可使用。
自重新設計、安裝了新的發電機勵磁恒壓系統，并實施了一系列措施，嚴格執行操作規程，加強設備管、用、養、修工作，經過一段時間檢驗，設備狀態良好，消除了類似故障。在執行了新的預防措施后，確實改善了技術性能和各項經濟指標，充分發揮了設備的使用性能，提高了設備完好率、利用率，保證了施工生產的順利進行，取得了較好的經濟效益。
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康明斯柴油機正常的電啟動程序
渦輪增壓器渦輪進口溫度一般在多少
東風康明斯發電機組由于缺電導致電荒的發生
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