1、1同步电动机励磁系统维护及故障处理摘要：电动机是一种能够把电能转换成机械能的机械设备，是现代工业化生产的主要机械设备。在天然气压气站中使用的同步电动机是由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩，以同步转速旋转的交流电动机。本文就结合压气站的实际工作对同步电机的励磁系统的正常维护和故障处理进行探讨。 关键词：同步电动机；励磁系统；维护；故障处理 中图分类号：TM331 文献标识码：A 城市的扩张和经济的发展为我国的天然气运输行业提出了更高的要求。在长输管道的运营中，压气站的建设和运行成为天然气管道行业的重要工作。同步电机具有转速恒定和功率因数可以补偿等优点，因此，在压缩机的驱动电机
2、方面多采用同步电机，如：中贵线的 ABB 16.06MW和西气东输二线 18MW 的高压同步防爆变频电机等。它是由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩，以同步转速旋转的交流电动机。在同步电机的运行和维护过程中，励磁系统的维护和处理是一项重要的工作。 一、同步电动机励磁系统工作原理 可以将同步电动机的励磁系统分为旋转励磁机和励磁控制盘两部分。其中励磁控制盘负责控制旋转励磁机的辅助励磁电流和检测同步电动机的运行状态，进而控制转子电磁力矩和转子电流。 2中贵线所采用的 ABB 电机的启动采用异步直接启动法：启动同步电动机时，按异步电动机的方式启动电机。起动瞬间定子旋转速度为同步速，产
3、生三相对称旋转磁场，由于惯性作用速度为 0，因此转子起动瞬间电机为 1 的转差。转子绕组中根据电磁感应原理，产生感应电压。其大小为： E2=4.44f2N2m E2 为转子感应电压； f2=sf1 N1 为定子绕组匝数；N2 为主励磁绕组匝数；m 为定子主磁通,其中：m=U1/4.44f1N1 在启动瞬间，s=1。因此，转子励磁绕组中，同步电动机异步启动时，感应一个很高的电压。若直接短路，很大的感应电流就会产生。为避免过流和过压情况的出现和消除励磁回路的高电压，启动时需一个限流电阻 R2 与励磁绕组串联而使励磁回路短接，切断限流电阻待电机转速接近同步转速后，投入励磁。同理，励磁绕组中在电机切断
4、电源停机时也会产生较高的电压。 二、分析与处理同步电机的故障 （一）同步电机不能启动运行 造成同步电机不能启动运行的原因有很多，其中最常见的主要有控制装置故障、电机本身问题以及拖动机械故障等原因，具体如下： 1）出现控制装置的故障引起不能启动。控制装置造成转子的电流不3稳，是由于励磁部分直流输出电压的不稳定造成的，从而引起电机失磁状态下运转或者是装置跳闸。 2）电机本身的故障问题所造成的不能启动。由于电机轴瓦的端盖螺丝松动或者其他原因引起端盖和机座分离，此时定子铁心摩擦和转子下沉引起电机不能正常启动，需要通过分别加固对角端盖的螺丝或者是更换电机轴瓦，保持转子和电机间均匀的间隙。 3）拖动机械故
5、障造成的不能启动。在运转中拖动机械转轴出现其他故障或被卡住，引起电机转轴的负荷增大，在启动前这时需要转动转轴，如果发现转轴转动不灵活或者是不能转动一定要及时对其进行检验，确保转轴正常运转后才可以再次启动电机。 （二）同步机起动时转子扫堂或声音异常 电机在运行多年之后，定子可能会出现不同程度的移位现象，而且也会因为同步机启动时的冲击而导致同步机转子和定子之间的空隙不均匀，从而出现局部部位之间的摩擦。出现此类问题时，需要采取的解决措施是：将同步机传动轴和转子的同心度和平衡度按照要求合理进行调整，达到规定的要求之后，将定子密封盖打开，对同步机定子和转子之间的四周气隙进行测量，并对二者之间的气隙的平衡
6、度和均匀度做进一步调整。但是如果是由于同步机安装基础发生变化所引起的转子扫堂或声音异常的现象，重新浇筑基础之后就要再采取重新安装的办法来对这一问题彻底解决。 （三）同步电机起动时无法自动投励或投励失败 同步电机起动时无法自动投励的原因主要有以下几方面： 41）前置变压插件励磁电流不可以调零而引起无法自动投励。在变压之前就需要进行检查变换插件励磁电流是否能够调零，尽量避免此类问题出现。 2）高压断路器上节点之间未能闭合好而造成的故障。在高压断路器关闸之后，需要采取的措施就是对所有的接点进行仔细检查，查看是否都已经闭合完全。 三、同步电动机励磁系统维护步骤 同步电机的励磁系统维护可以分为两部分，即
7、:旋转励磁部分维护和励磁柜维护。 （一）旋转励磁部分维护 旋转励磁部分维护包括端子紧固检查，散热器吹灰清扫，检查元件与散热器紧固。检查二极管、晶闸管无变色现象，触发器无变形，连接处接触良好。检查限流电阻有无过热变色、断丝，以及是否在规定范围内的电阻值；瓷质绝缘子无放电痕迹，外观良好，接触接线良好。在实际运行和使用中需要定期对触发器进行性能测试。在进行励磁线圈绝缘测试时，要确保绝缘电阻大于 2M。同时，对晶闸管、二极管的性能测试也非常重要：1） 、晶闸管测试。对晶闸管阳极 A 与阴极 K 之间的正、反向电阻用万用表 R1k 档测量，正常时均应为几兆欧（M） ；若测得 A、K 之间的正、反向阻值均
8、较小或电阻值为零，则说明晶闸管内部击穿漏电或短路。测量阴极 K 与门极 G 之间的正、反向电阻值，正常时正向电阻值较小(小于 2k)，即应有类似二极管的正、反向电阻值，反向电阻值较大(大于 80k)。2） 、二极管测试。根据二极管正向导通反向不5导通的特性，利用万用表即可判别二极管的极性。一般二极管的反向电阻为几兆欧以上，正向电阻为几十欧到几千欧，正反向电阻差值应相差百倍为宜，越大越好。值得注意的是：对测量二极管和三极管时，不能用数字表的电阻挡，而必需用二极管挡。 （二）励磁柜维护 励磁柜维护应该确保：信号灯具完好无损和柜面指示仪表工作正常。接地情况检查，检查接线端子紧固检查，同步变压器、整流
9、变压器、各稳压电抗器、电源变压器等是否有过热变色。检查组合开关、电源开关操作是否灵活，接触是否良好，外壳是否有破损。检查接触器、继电器，其线圈是否断线、变色，以及是否在可靠接点动作。检查印刷电路板和插接件晶体管、阻容器件、集成块没有变色过热，无虚焊、脱焊现象，无断脚；印刷电路板无污脏、变色，线路无短路、开路；插接头、座的接触片无断裂，胶木无炭化、裂纹和放电痕迹，应有弹性。检查击穿保险器、熔断器是否击穿或熔断，无过热，接触应良好，熔断指示器指示正确，瓷质套无裂纹。以及励磁柜保护回路和控制回路绝缘检查。 四、励磁装置硬件故障及其解决措施 （一）快熔熔断 快熔熔断故障出现时的表现是：快速熔断器单相或
10、多相熔断，快熔断故障指示灯点亮，与之并联的指示灯芯弹出，因此励磁故障机组跳闸停机。所需要采取的措施是： 1）测试主回路对地绝缘是否有多点损坏；2）测试是否有损坏现象的可控硅元件；3）励磁绕组测试是否存在短路现象；查明事故原因，再更换损坏元器件。 6（二）交流电源故障 交流电源故障出现时的表现是：交流开关电源上所有指示灯熄灭，交流电源指示灯熄灭。此时，需要采取的措施是：可采用带备用电源并可以自动投入的双路电源进行供电，供电电源应该布置在要求严格的场所，这样可以将励磁供电的可靠性提高。 （三）空气开关跳闸故障 空气开关跳闸故障出现时的表现是：空开跳故障指示灯点亮，电机联锁跳闸，空气开关在“分”位。
11、需要采取的措施是：1）检查励磁变压器是否有过热或烧痕；2）检查空开至变压器一次的连接电缆是否有过热或烧痕。 五、同步电机励磁保养新方法 在很多工矿企业，不少的同步电动机励磁装置是七八十年代的产品，基本以 KGFL10 型为代表的模拟控制电路形式，是分立元件插板式的电路结构，其触发和控制部分长期运行至今进入故障率增加，维修更换期现在已经进入。在实际应用中可以采取改造励磁控制器来实现通用型同步电动机的维修，它除了使同步电机的运行功能完全恢复外，还能对原来励磁系统的性能显著提高。改造工作中将原来的晶闸管、柜体和整流变压器可以保留以继续使用，这样可以大幅简化励磁控制系统的大修和技改工作。而随着天然气压
12、气站技术要求的提高，采用 SIEMENS 和 ABB 等进口的专用大规模逻辑 IC 电路为同步电机励磁控制器的核心技术，实现数字化的触发和控制，其易用性和可靠性优于专用的微机励磁控制电路。用此控制器实现了励磁技术的升级换代，进行维修改造，原来的操作和7控制工艺规程方式又可保留。 结束语 总而言之，通过对励磁系统的深入了解，掌握各部分的功能和故障处理方法，从而可以及时准确的排除励磁系统出现的各种问题，保障电机、压缩机等工艺设备长期稳定运转和天然气压气站的安全平稳运行。 参考文献： 1 李丹.海浪发电用永磁直线同步同步电动机参数分析以及结构优化J.沈阳工业大学学报.2010(09)28-29. 2刘晓春,安慧仙.浅谈电力系统运行稳定性的提高J.科技情报开发与经济.2010(010:34-35.
