POLITECHNIKA WARSZAWSKAWydział Elektryczny

Instytut Maszyn Elektrycznych

Atlas uszkodzeń silników elektrycznych indukcyjnych

wysokiego napięcia

Praca Zakładu Maszyn Elektrycznych- dydaktyczna -

nr 1 / 2002

Autor:

Maciej Gołębiowski

Redaktor naukowyZakład Maszyn Elektrycznych

Politechnika Warszawska:

Dr inż. Wojciech Urbański

Kierownik Zakładu Maszyn Elektrycznych:

Dr hab. inż. Grzegorz KamińskiProfesor P W

Redaktor naukowyZakłady Remontowe

Energetyki Warszawa S.A.:

Mgr inż. Krzysztof Skulimowski

Warszawa 2002

Spis treści

Wstęp..........................................................................................................................2

1 Skutki uszkodzeń ustrojów silników indukcyjnych.............................................4

1.1 Uszkodzenia elektryczne i magnetyczne..........................................................4

1.1.1 Uzwojenie stojana.........................................................................................4

1.1.2 Uzwojenie wirnika.........................................................................................8

1.1.3 Wyprowadzenia...........................................................................................11

1.2 Uszkodzenia mechaniczne..............................................................................13

1.2.1 Uszkodzenia stojana....................................................................................13

1.2.2 Uszkodzenia wirnika...................................................................................16

1.2.3 Uszkodzenia elementów obwodu wentylacyjnego......................................19

1.2.4 Uszkodzenia łożysk.....................................................................................21

1.2.5 Uszkodzenia elementów kadłuba................................................................23

1.2.6 Uszkodzenia szczotek..................................................................................23

2 Przyczyny uszkodzeń.........................................................................................24

3 Silniki na stanowisku pracy...............................................................................28

2

Wstęp

Intensywny postęp obserwowany we współcześnie realizowanych konstrukcjach maszyn elektrycznych, racjonalna eksploatacja oraz rozwój metod diagnostycznych znacząco wpłynął na obniżenie ich wskaźnika uszkodzeń. Mniejsza liczba uszkodzonych lub zniszczonych maszyn nie oznacza jednak, że straty powodowane przez każdą z awarii także się obniżyły. Obecnie maszyny elektryczne, szczególnie te dużych mocy, niejednokrotnie obsługują urządzenia, których krótkie odstawienie, zwłaszcza nieplanowe, obciąża przedsiębiorstwa znacznymi kosztami. Wentylatory ciągu, pompy wody obiegowej, napędy ciężkich suwnic, młynów itd. są dla elektrowni, hut, cementowni napędami krytycznymi, a więc trudnymi do zastąpienia. Zakłócenia cyklu technologicznego niejednokrotnie stwarzają także istotne zagrożenia dla eksploatatorów instalacji oraz pracowników obsługi technicznej.

Zwrócenie uwagi na rangę tego problemu - oto cel jaki przyświecał autorowi Atlasu uszkodzeń silników elektrycznych wysokiego napięcia. Adresatami publikacji są studenci uczelni technicznych, przede wszystkim ich wydziałów elektrycznych i mechanicznych. Znajomość problematyki związanej z awaryjnością urządzeń ułatwi przyszłym inżynierom właściwe zorganizowanie eksploatacji układów napędowych, projektowanie dla nich systemów diagnostycznych i dobieranie odpowiednich zabezpieczeń. Rozpowszechnienie zbieranych przez długi okres, często unikatowych fotogramów, przewiduje się przede wszystkim poprzez sieć INTERNETU.Atlas uszkodzeń został umieszczony tam pod adresem: www.ime.pw.edu.pl/zme (publikacje).

Mam nadzieję, że będzie służył pomocą w dydaktyce takich przedmiotów, jak : Eksploatacja maszyn elektrycznych, Projektowanie maszyn elektrycznych, Wibroakustyka maszyn i urządzeń, Mechanika i wytrzymałość materiałów itp.

Miło mi na koniec wyrazić wdzięczność Kierownictwu Zakładu Maszyn Elektrycznych Politechniki Warszawskiej oraz Zakładów Remontowych Energetyki Warszawa S.A., a także obu Panom Redaktorom i pracownikom wielu elektrowni i elektrociepłowni (Ec. Żerań, Siekierki, El. Kozienice).Ich życzliwość i merytoryczne wsparcie będą miały wpływ - nie wątpię, na eliminowanie strat powodowanymi katastroficznymi uszkodzeniami napędów elektrycznych. Wszystkim raz jeszcze bardzo dziękuję za wspólne promowanie tej jakże ważnej dla każdego inżyniera idei.

A u t o r

3

Atlas uszkodzeń silników elektrycznych indukcyjnych W.N.

1 Skutki uszkodzeń ustrojów silników indukcyjnych

1.1 Uszkodzenia elektryczne i magnetyczne

1.1.1 Uzwojenie stojana

Rys. 1 Stojan po usunięciu, zniszczonego uzwojenia. Wycięte zwarte blachy zęba rdzenia stojana.

Rys. 2Wypalony fragment uzwojenia stojana w żłobku, wtopienie miedzi do rdzenia; (Gye 154r, "Dolmel", 4 MW, 6 kV, 1500 obr/min).

4

Rys. 3Zatarcie rdzenia stojana przez wirnik w wyniku uszkodzenia łożyska; w następstwie – zwarcie uzwojenia w żłobku stojana.

Rys. 4Wypalony fragment uzwojenia stojana w części żłobkowej.

5

Rys. 5Wypalony fragment uzwojenia stojana w części żłobkowej.

Rys. 6Uszkodzone połączenia czołowe.

6

Rys. 7Wypalone uzwojenie na wyjściu ze żłobka; (SZJr 148/10t/03/E, "Dolmel", 850/450 kW, 6 kV).

Rys. 8Uszkodzone połączenia czołowe uzwojenia stojana spowodowane osadzeniem pyłu.

7

1.1.2 Uzwojenie wirnika

Rys. 9Przepalone pręty klatki rozruchowej wirnika dwuklatkowego.

Rys. 10

8

Przepalone pręty klatki rozruchowej (mosiężne) i klatki pracy (miedziane) oraz pęknięty pierścień zwierający klatki pracy; (SCDdm 102, "Emit", 200 kW, 6 kV).

Rys. 11Wirnik dwuklatkowy. Przepalone pręty klatki rozruchowej przy pierścieniu zwierającym.

Rys. 12Wypalone pręty klatki rozruchowej.

9

Rys. 13Wypalone połączenia czołowe wirnika silnika pierścieniowego.

Rys. 14Wypalenie w części czołowej uzwojenia wirnika silnika pierścieniowego oraz zniszczenie bandaża z włókien szklanych.

10

1.1.3 Wyprowadzenia

Rys. 15Uszkodzone wyprowadzenia uzwojenia stojana na wejściu do mufy kablowej.

Rys. 16Uszkodzona izolacja wyprowadzeń cewek.

11

Rys. 17Uszkodzone wyprowadzenia uzwojenia stojana na wejściu do mufy kablowej.

Rys. 18Uszkodzony izolator przepustowy.

12

1.2 Uszkodzenia mechaniczne

1.2.1 Uszkodzenia stojana

Rys. 19Uszkodzony mechanicznie korpus silnika elektrycznego.

13

Rys. 20Uszkodzone mechanicznie żebra korpusu.

Rys. 21Uszkodzona mechanicznie izolacja połączenia czołowego uzwojenia stojana.

Rys. 22

14

Uszkodzona izolacja cewek stojana na skutek uderzeń pękniętego pręta wirnika głębokożłobkowego; (SZJr 138r/o "Dolmel", 400 kW, 6 kV, 740obr/min).

Rys. 23W wyniku uszkodzenia łożyska, wirnik zatarł rdzeń stojana, w następstwie czego nastąpiło zwarcie uzwojenia w żłobku stojana.

Rys. 24Zatarty rdzeń stojana w wyniku pęknięcia wału przy łożysku od strony wewnętrznej. Silnik złomowano; (SZDc194tE 142/8, "Emit", 400 kW, 6 kV)

15

1.2.2 Uszkodzenia wirnika

Rys. 25Uszkodzony wał na skutek zatarcia łożyska.

Rys. 26Zeszlifowana, przegrzana powierzchnia wirnika silnika klatkowego (AV3/LN400J62SP3, 630 kW, 2980 obr/min). Uszkodzenie powstało na skutek zużycia łożyska.

16

Rys. 27Urwany wał wirnika. Wał z żebrami silnika wolnoobrotowego.

Rys. 28Urwany wał wirnika silnika szybkoobrotowego.

17

Rys. 29Urwany wał wirnika (zbliżenie – Rys. . 28).

Rys. 30Rozluźniony pakiet blach rdzenia wirnika silnika głębokożłobkowego.

18

1.2.3 Uszkodzenia elementów obwodu wentylacyjnego

Rys. 31Wirnik dwuklatkowy. Uszkodzony wentylator.

Rys. 32Uszkodzony wentylator.

19

Rys. 33Uszkodzone łopatki wentylatora.

Rys. 34Uszkodzona łopatka wentylatora w miejscu wykonanych nawierceń dla wyważenia (zbliżenie – Rys. .31).

20

Rys. 35Uszkodzone kierownice obwodu wentylacyjnego.

1.2.4 Uszkodzenia łożysk

Rys. 36Uszkodzona koronka łożyska.

21

Rys. 37Uszkodzone łożysko w wyniku działania prądów błądzących.

Rys. 38Wżery w bieżni łożyska powstałe w wyniku działania prądów błądzących.

22

1.2.5 Uszkodzenia elementów kadłuba

Rys. 39Uszkodzenie mechaniczne skrzynki zaciskowej.

1.2.6 Uszkodzenia szczotek

Rys. 40

23

Pokruszone szczotki.

2 Przyczyny uszkodzeń

Rys. 41Zapylenie stojana doprowadziło do przegrzania uzwojenia.

Rys. 42Silnik całkowicie wypełniony pyłem cementowym. Uzwojenie przegrzane;

24

(SCDdm 1312r, "Emit", 200 kW, 6 kV, , 480 obr/min).

Rys. 43Zapylony stojan.

Rys. 44Zapylony korpus silnika.

25

Rys. 45Rozwój mikropęknięć zmęczeniowych. Widok powierzchni korpusu.

26

Rys. 46Rozwój mikropęknięć zmęczeniowych. Przekrój korpusu.

Rys. 47Rozwój mikropęknięć zmęczeniowych.

27

Rys. 48Porażone prądem zwierzę.

3 Silniki na stanowisku pracy

Rys. 49Silnik wentylatora ciągu elektrowni cieplnej narażony na zmienne warunki atmosferyczne.(SZDr-128tsp/03, 315 kW, 735 obr/min).

28

Rys. 50Silnik wentylatora ciągu narażony na zmienne warunki atmosferyczne.

Rys. 51

29

Silnik wentylatora ciągu narażony na zmienne warunki atmosferyczne.

Rys. 52Silnik wentylatora spalin.

Rys. 53

30

Silnik wentylatora spalin.

Rys. 54Silnik wentylatora powietrza.

Rys. 55

31

Silnik kruszarki żużla.

Rys. 56Silnik kruszarki żużla.

32

Rys. 57Silnik młyna węglowego.

Rys. 58Silnik młyna węglowego.

33

Rys. 59Silnik pompy wody zasilającej (EPZ).

Rys. 60Silnik wentylatora powietrza świeżego.

34

Rys. 61Silnik wentylatora powietrza świeżego.

Rys. 62Silnik wentylatora powietrza świeżego.

35

Rys. 63Zobrazowanie rozmiarów silników elektrycznych 6 kV.

Rys. 64Zobrazowanie rozmiarów silników elektrycznych 6 kV.

36

37