Эксплуатация и ремонт электродвигателей собственных нужд

При КЗ на шинах  секции или вблизи шин напряжение на шинах снизится до нуля и выбег двигателей будет происходить независимо друг от друга. Время затухания переходного тока, который двигатели будут посылать к месту КЗ, примерно равно 0,3 с. Торможение двигателя от этого тока ввиду кратковременности процесса невелико и составляет в зависимости от типа механизма всего лишь 0,8—3 % нормальной частоты вращения.

 

Рис. 6.1. Затухание напряжения и частоты на шинах с. н. 6 кВ блока 300 МВт при групповом выбеге после  отключения источника питания:

 

1,2— нагрузка на секции 940 А, в выбеге участвует синхронный  двигатель мельницы; 3, 4 — нагрузка  на секции 1370 А, выбег без мельницы

Самозапуск двигателей до нормальной частоты вращения происходит каскадно (рис. 6.2). Первыми заканчивают  разбег двигатели механизмов с легкими условиями пуска, например циркуляционных (ЦЭН), конденсатных насосов. Благодаря снижению пусковых токов этих двигателей до номинальных напряжение на секции повышается, что облегчает разбег других двигателей: питательных насосов (ПЭН), дымососов (Д), дутьевых вентиляторов (ДВ) и т.д. Каскадный разбег двигателей позволяет обеспечить их самозапуск при начальном напряжении несколько ниже того, которое требуется для двигателей механизмов с тяжелыми условиями пуска.

Чем кратковременней  перерыв питания, тем меньше двигатели успевают затормозиться, тем меньше их пусковые токи и больше начальное напряжение на шинах после включения резервного питания и, следовательно, тем быстрее самозапуск двигателей. Поэтому следует по возможности сокращать время действия защит и АВР на собственных нуждах. Перерыв в питании при действии АВР не должен быть более 0,7 с при работе быстродействующих защит источника питания шин с. н. (собственное время действия защиты и АВР); 1,5—2 с — при работе максимальной токовой защиты источника питания; 2,5—3 с — при отключении источника питания пусковым органом минимального напряжения АВР.

 

 

Рис. 6.2. Изменение тока и  напряжения секций и электродвигателей  с. н. блока 300 МВт при самозапуске  после перерыва питания 2,5 с

Предельно допустимая продолжительность перерыва ограничивается также режимом работы котлоагрегата. Перерыв более 3 с вызывает такое снижение частоты вращения тягодутьевых механизмов, при котором факел в топке может погаснуть. Одновременное последующее восстановление работы тягодутьевых механизмов и питателей топлива может привести к взрыву в топке котла. Поэтому при длительных перерывах питания двигатели дутьевых вентиляторов отключаются защитой минимального напряжения с выдержкой времени 4—10 с (в зависимости от вида топлива). Затем от блокировки отключаются мельничные вентиляторы и питатели топлива. Следовательно, при перерывах питания с. н. на 4 с и более работа котлоагрегата нарушается и самозапуск двигателей не только не имеет смысла, но даже и недопустим.

Самозапуск ответственных  двигателей после перерыва питания  должен обеспечиваться: на ТЭЦ с  шинами генераторного напряжения —  от ненагруженного резервного источника  питания, на станциях с блочными агрегатами 165 МВт и выше — от резервного трансформатора, уже нагруженного на 50%. Предварительную нагрузку резервного трансформатора на 50 % приходится учитывать, поскольку она соответствует режиму пуска или остановки блока ог резервного трансформатора, а блоки пускаются и останавливаются сравнительно часто и пуск их из холодного состояния продолжителен.

Для облегчения самозапуска  все неответственные двигатели  при снижении напряжения на шинах  с. н. до (0,6— 0,7) Сном отключаются защитой  минимального напряжения с выдержкой 0,5 с. Неответственные синхронные двигатели, например шаровых мельниц, автоматически отключаются одновременно с отключением выключателя рабочего питания. Это сокращает продолжительность затухания остаточного напряжения и ускоряет действие защиты минимального напряжения. Напряжение на резервном источнике питания стремятся поддерживать на 10 °/о выше номинального напряжения двигателя.

Некоторые особенности имеет  самозапуск ответственных механизмов (питательных или циркуляционных насосов) с синхронными двигателями. При перерыве питания менее 0,5 с  вхождение двигателя в синхронизм происходит достаточно быстро, если вращающий асинхронный момент двигателя обеспечивает увеличение частоты вращения, необходимое для втягивания в синхронизм. Большую помощь в этом обеспечивает форсировка возбуждения. При недостаточном аеинхронном моменте (слишком низкое восстанавливающееся напряжение, работа с обмоткой ротора, замкнутой на якорь возбудителя), а также при перерывах в питании более 0,5 с втягивания в синхронизм может не произойти, и тогда потребуется ресинхронизация под нагрузкой или повторный пуск, если возможна кратковременная остановка механизма. Это осуществляется специальными схемами автоматики, которые воздействуют на отключение АГП и замыкание обмотки ротора на сопротивление, в 7—10 раз превышающее сопротивление этой обмотки, с одновременной форсировкой возбуждения (производится ресинхронизация) или приводят в действие нормальную схему пуска после восстановления напряжения на с. н. В случае необходимости схема ресинхронизации дополняется автоматикой разгрузки механизма.

Для успешности самозапуска  начальное напряжение на шинах с. н. должно быть достаточным, чтобы создать избыточный момент для разбега всех основных двигателей, а продолжительность разбега двигателей, зависящая как от начального напряжения, так и скорости его восстановления, не должна превышать предельно допустимую.

 

 

 

 

 

Рис. 6.3. Зависимость кратности  тока двигателей при самозапуске (по сравнению с его значением  для заторможенных двигателей) от продолжительности перерыва питания  при действии АВР

Точный расчет самозапуска  может быть произведен графоаналитическим методом последовательных интервалов. Но этот метод громоздкий и весьма трудоемкий. С достаточной степенью точности успешность самозапуска может  быть проверена по методу эквивалентного двигателя, разработанному в Союзтехэнерго.

Установлено, что при перерыве питания не более 2— 3 с самозапуск двигателей проходит успешно, если начальное  напряжение на шинах после включения резервного источника питания составляет: [/нач=0,5 £/Вом,дв — для станции среднего давления с коэффициентом загрузки двигателей /C3=0,6-f-0,7 и £/нач= (0,64-0,63) £/ном,дв — для станции высокого давления с /Сэ= 0,84-0,9.

По результатам  многочисленных опытов определен относительный  суммарный ток самозапуска (отнесенный к суммарному току самозапуска остановившихся двигателей) в зависимости от продолжительности  перерыва питания (рис. 6.3). В пределах перерывов питания от 0,5 до 3 с суммарный ток самозапуска двигателей возрастает от 0,55 до 0,87 суммарного пускового тока остановившихся двигателей.

Начальное напряжение на шинах с.н. при самозапуске  двигателей от резервного ненагруженного источника питания определяется по формуле

 

где U*= 1,05-=-1,1—напряжение XX источника питания, отн. ед.; Кп —  номинальная кратность пускового  тока двигателя, отн. ед.; Кг — коэффициент, учитывающий уменьшение пускового  тока двигателей при самозапуске  по сравнению с его значением  для остановившихся двигателей (см. рис. 6.3); X s, — суммарное сопротивление цепи питания (системы, трансформатора, реактора, линии, шин).

 

3. ДОПУСТИМЫЕ  РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Двигатели допускают  длительную работу с номинальной  нагрузкой при отклонении напряжения от номинального в пределах от +10 до —5 %. При понижении напряжения на 5 % номинального ток статора при номинальной нагрузке станет на 5 % больше номинального. Возрастут потери в меди, но одновременно за счет снижения напряжения уменьшатся потери в активной стали. Поэтому суммарные потери и температуры в двигателе останутся примерно такими же, как и при номинальном напряжении.

При понижении  напряжения более чем на 5 % номинального нагрузка двигателя должна быть ниже номинальной. Это объясняется тем, что повышение тока статора более чем на 5 % вызовет такое увеличение потерь в меди обмотки статора, которое не скомпенсируется снижением потерь в активной стали, и температура обмотки статора превысит максимально допустимую.

При повышении  напряжения на 10 % номинального ток статора должен быть, как правило, уменьшен на 10 % номинального. При этом нагрузка на валу будет соответствовать номинальной. Увеличение температуры активной стали из-за повышения напряжения на 10 % опасности не представляет, а на обмотке оно отразится в меньшей степени, чем снижение ее нагрева в результате уменьшения тока статора. Повышение напряжения на двигателе более чем на 10 % сверх номинального не рекомендуется из-за возможности перегрева активной стали, а для двигателей с напряжением 3 кВ и выше — и по надежности работы изоляции обмотки.

Допустимые  режимы при изменении температуры  входящего воздуха. Номинальной  температурой входящего воздуха  для двигателей, изготовленных по ГОСТ 183-74, считается 40 °С. Мощность двигателей при температуре охлаждающего воздуха выше номинальной должна быть уменьшена, а при температуре охлаждающего воздуха ниже номинальной может быть повышена согласно указаниям завода-изготовителя.

При изменении  частоты в пределах ±5 °/о двигатель  может быть нагружен до номинальной мощности. Ток статора нагруженного двигателя при снижении частоты вначале из-за уменьшения нагрузки на валу снижается. Затем, достигнув минимального значения, начинает резко возрастать, так как увеличение тока намагничивания при дальнейшем снижении частоты оказывается сильнее влияния от снижения нагрузки. Потребление двигателем реактивной мощности при снижении частоты возрастает примерно так же, как от повышения напряжения.

Допустимые  температуры подшипников. Вкладыши подшипников скольжения не должны нагреваться выше 80 °С, а разность между температурами вкладыша и окружающего воздуха не должна быть выше 45 °С. Температура масла в подшипнике без маслоохладителя ниже температуры вкладыша на 5—10 °С, поэтому масло в таких подшипниках не должно нагреваться выше 70—75 °С. Для подшипников с принудительной смазкой температура масла на сливе из подшипников не должна быть выше 65 °С. Температура подводимого масла при длительной работе не должна быть выше 40—45 и ниже 25 °С.

Согласно ГОСТ 183-80 для подшипников качения предельно допустимая температура равна 100°С. Но в большинстве случаев фактическая температура подшипников качения значительно ниже этого значения. Если температура подшипника заметно повысилась в сравнении с длительно наблюдавшейся температурой, а температуры двигателя и наружного воздуха остались на прежнем уровне, то это указывает на появление какого-то дефекта в подшипнике. Двигатель при первой возможности следует остановить для ревизии.

Вибрация двигателя, измеренная на каждом подшипнике, не должна превышать следующих значений:

 

Синхронная  частота вращения,об/мин...........3000 1500 1000 75 и ниже

 

Допустимая  амплитуда вибрации,мкм............ 50 100 130 160

 

Повышенная  вибрация ослабляет крепления обмоток  и увеличивает износ подшипников  и других частей. При сильной вибрации могут произойти задевание ротора за статор, поломка вала ротора, нарушение контакта в обмотках.

 

Холодный двигатель  с короткозамкнутым ротором допускается  пускать 2—3 раза подряд, а горячий  — не более 1 раза. При большем  числе пусков подряд обмотки двигателя недопустимо перегреваются от пускового тока, что резко сокращает их срок службы.

 

4. НАДЗОР И  УХОД ЗА ДВИГАТЕЛЯМИ

Надзор за нагрузкой  двигателей, температурой подшипников  и охлаждающего воздуха, поддержание  уровня масла в подшипниках, а также пуск и остановка двигателей осуществляются персоналом, обслуживающим механизмы. Персонал электроцеха обязан периодически осматривать двигатели и контролировать режим работы их по всем показателям, а также производить их ремонт и испытания. Регулярно должно измеряться сопротивление изоляции двигателей. В эксплуатации эта величина не нормируется. Однако при уменьшении сопротивления изоляции обмотки двигателя из-за увлажнения ниже 1 МОм на 1 кВ (при отнесении ее к 75 °С) вероятность повреждения обмотки из-за пробоя изоляции резко возрастает, поэтому двигатели с такой изоляцией до включения в работу должны подвергаться подсушке.

Надзор и  уход за подшипниками двигателей состоит  в контроле за их температурой и  отсутствием ненормального шума. В подшипниках скольжения, кроме того, следят за уровнем и чистотой масла и нормальным вращением смазочных колец. При низком уровне масла производят доливку его. Нормально доливать масло в подшипники приходится 1 раз в месяц и реже. Более частая доливка требуется только при наличии утечки масла из подшипников. Любая утечка масла — это серьезный дефект. Особенно опасна утечка внутрь двигателя. Попадая на обмотку, масло разрушает изоляцию, резко снижает ее электрическую прочность, что может привести к КЗ в обмотке.

Смена масла  в подшипниках скольжения и смазки в подшипниках качения производится, как правило, 1 раз в год.

Надзор и  уход за охлаждением двигателей. В  двигателях, забирающих воздух для  охлаждения непосредственно из помещения, необходимо следить за тем, чтобы решетки на всасывающих проемах в торцевых крышках не были забиты пылью, грязью. Эти решетки, как и весь двигатель, должны очищаться от пыли и грязи систематически.

На отключенных  двигателях типа ДАЗО, установленных  вне помещения, в холодное время  и в сырую погоду должны включаться электронагреватели, вмонтированные в корпусе двигателя. На работающем двигателе должны работать оба вентилятора, обеспечивающих проток воздуха по трубкам воздухоохладителя. При остановке обоих вентиляторов двигатель ДАЗО может перегреться и выйти из строя. Поэтому ревизия подшипников двигателей вентиляторов должна производиться в такие сроки, чтобы между ремонтами было исключено их повреждение (желательно осенью и весной). Должна быть исправной сигнализация об остановке вентиляторов. На некоторых станциях для повышения надежности двигателей ДАЗО их воздухоохладители со стороны выхода наружного воздуха подсоединены к всасывающим коробам дымососов и дутьевых вентиляторов, а вентиляторы двигателей ДАЗО демонтированы.