電機在運行中會發生各種各樣的故障,造成故障的原因也是復雜的,有電氣原因,也有機械原因,它與電機的結構形式、制造質量、使用條件和維護情況等有密切關系。同一故障可有不同的外觀現象,而同一種外觀也可能有不同故障原因引起,對于故障電機,往往要通過許多方面的分析才能找到故障原因。
電機的維護(包括電機的拆卸與裝配工藝,繞組的檢查與修理、繞組的重繞與絕緣處理以及鐵芯、轉軸、集電環、換向器、軸承的檢查與修理等)在其它文章中均有詳細敘述,本文主要探討當計劃修理的電機絕緣電阻低,需經過清洗工序來提高電機繞組絕緣電阻的工藝對策問題。
1、絕緣電阻低的故障原因
船用電機由于長期運行于高溫、振動、潮濕、沖擊且空氣中充滿油霧及鹽霧的惡劣環境中,不斷受到熱老化、振動老化,還要受到絕緣材料表面積累大量粉塵和油污所產生的酸性化合物的侵入以及在電場的作用下發生電解,從而促使絕緣材料的龜裂和破壞,使電機在潮濕的環境下絕緣逐漸老化,絕緣電阻逐漸下降。若電機仍處理在這樣惡劣環境下繼續運行,將加速電機繞組絕緣電阻的降低,尤其是進海水的電機都會發生絕緣電阻大幅度的降低。
2、常用清洗劑材料
無論是傳統的定期計劃需要維修的船用電機,還是通過監控和數理統計分析后需要維修的船用電機,務必經過清洗工序后,才能予以絕緣處理。
傳統的清洗液材料有汽油、四氯化碳、容積比為2:1的四氯化碳汽油混合液以及其它有機溶劑等。近期應用較廣的清洗材料有在化學和電性能呈中性的表面活性劑水溶液(簡稱中性清洗劑)以及HR-811等新型機電設備專用清洗劑。對于受海水浸透的電機,宜采用蒸餾水,若條件有困難用中性水清洗液亦可。
3、電機清洗工藝探討
對于需要進行維修恢復其絕緣性能的電機,必須予以徹底的清洗。傳統的清洗工藝采用毛刷蘸汽油、四氯化碳或四氯化碳汽油混合液進行刷洗,然后再沖洗干凈。這種清洗方法對電機的絕緣有害,也無法去除無機鹽,將影響電機的壽命,對操作者身體健康也有很大危害,而且易燃易爆很不安全,所以不作推廣采用。
近幾年來,新型安全高效型清洗劑不斷推廣,有國產的,也有中外合資的機電設備清洗劑。這類清洗劑耐電壓25KV,甚至35KV,可在工作現場采用噴射法、浸泡法直接清洗電氣設備,清洗時不必全部拆卸,特別是可以清洗因故不能斷電的電氣設備,安全可靠、操作簡單,所以逐漸廣泛用于營運中的船舶。使用這類清洗劑時,建議現場注意通風換氣和遠離火源,壓縮空氣中不含水汽。另外這類清洗劑流動性較差,價格偏高(約28元/kg左右)。受海水侵入的電機,宜置于80℃左右的蒸餾水(無條件可用中性水清洗液)中浸泡4~6h,使電機內部的鹽分完全溶解在水中及油污雜物漂浮在水面上,然后再換幾次清水,累計浸泡時間在15h左右后,基本上完成了受海水侵入電機的清洗工作,轉下一步的干燥工序。采用這種方法多數情況下是可行的。
4、介紹幾種特殊的處理方案
(1)1993年,某艇450kW柴油發電機艙,由于艙段操作失誤,發電機一半被海水浸透達6h,待排除海水后,由于發電機不能出艙,在原地進行分解,用蒸餾水反復清洗達9h,經外部干燥加熱效果良好。
(2)1994年,某艇220kW直流發電機電樞,由于長期采用HR-888A清洗劑在原地噴射維護保養,致使電刷碳粉積累在升高片間,出艙前絕緣電阻為0.2MΩ。出艙后采用SS-25清洗劑浸泡電樞換向器和升高片端,同時施加超聲波振動清洗劑,歷時14h,立即測量絕緣電阻達15 MΩ。
(3)某遠洋船軸帶720kW直流發電機,由于所處位置在艙室底部,修前絕緣電阻為0.3 MΩ。進廠修理時,用中性水清洗劑壓力沖洗,進烘爐干燥,歷時6天,測電樞絕緣電阻曲線一直不上翹,停止燒烤后,經細致檢查發現在電樞鐵芯通風槽中仍有大量碳粉,于是將電樞繞組換向器端無緯帶切去一半,再予以徹底清洗,結果效果甚好。
(4)近期承修俄羅斯15800t拖網漁船數條,第一條采用中性水清洗劑,第二條采用HR-888b清洗劑。第一條船4臺發電機(兩臺160kW,兩臺100kW)轉子清洗后,烘烤5天絕緣電阻比修前還低,即絕緣電阻烘烤曲線得不到上翹,分別為10 MΩ→5 MΩ、80 MΩ→9 MΩ、30 MΩ→25 MΩ、40 MΩ→1.5 MΩ。于是決定停止烘烤一天,使其降到環境溫度,然后再繼續烘烤,雖絕緣電阻明顯好轉,恢復性能,但延長了周期。如船廠具備真空烘烤設備,將會縮短修理周期。
第二條船采用清洗劑清洗后,烘烤4天,也出現絕緣電阻比以前還低的情況,分別為2.2 MΩ→0.15 MΩ、5.0 MΩ→0.35 MΩ、2.0 MΩ→0.35 MΩ、0.2 MΩ→0.2 MΩ。于是改用汽油噴射清洗,此時務必做好防火安全措施。經烘烤干燥后,絕緣電阻明顯提高分別達到100 MΩ、16 MΩ、11 MΩ他1.7 MΩ。究其原因,該發電機磁級繞組用云母和云母帶作絕緣材料,由于該類清洗劑流動性較差,易使油污垢進入磁極內,得不到徹底清洗而造成的。根據歷來經驗,認為不宜盲目使用該類清洗劑來清洗發電機轉子磁極繞組,具體問題具體分析。
5、替代汽油清洗電機轉子的工藝
在傳統的電機清洗工藝存在著極大的安全隱患,容易造成人身及財產安全隱患,事實上,由于使用汽油清洗而造成重大安全事故的案例比比皆是;使用汽油,由于其閃點很低(-50℃),因而極易發生燃燒或爆炸;汽油的單價很高,又容易揮發,因此造成使用成本的進一步增加。清洗后的廢油無法排放。
清洗工藝流程:
流程 | 建議產品 | 重點工藝控制參數 | 設備建議 |
粗洗除油 | 電氣設備油污清洗劑 |
溫度:常溫/60-70℃ 濃度:3-5% 時間:2mins |
噴洗/超聲波 |
精洗除油 | 機電設備清洗劑 |
溫度:常溫/60-70℃ 濃度:2-3% 時間:2mins |
噴洗/超聲波 |
防銹清洗 | 帶電除銹防銹劑 |
溫度:80-90℃ 濃度:2-3% 時間:2mins |
帶加熱漂洗裝置 |
烘干 | 120℃,60mins | 帶鼓風的烘箱 | |
噴防銹漆 | 常溫 |
總結:此工藝完全可以解決電機轉子生銹及安全生產的問題,清洗潔凈的同時,又可保證電子轉子不生銹,不影響后道油漆噴漆的附著力。
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