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行业知识

生物质燃烧机电机的故障分析及解决措施

生物质燃烧机电机的故障分析及解决措施

    我们所研制的ZL-1型150瓦,48伏,8000转/分的直流伺服电动机、90LZw型25瓦,48伏,4500转/分和90LZo,型90瓦、48伏,8000转/分直流电动机用于铁路客车立式油炉、餐灶及茶炉上作为TY燃烧器的动力,主要功能是驱动生物质燃烧机的油杯、风轮,使柴油雾化,使之充分燃烧。经过近十年在沈阳、大连、上海、南昌、青岛、杭州及福州等车辆段和武汉造船厂及解放军总后勤部的部分所属单位的野外施工及舰船、潜艇中应用试验,证明性能良好,现已批量生产。

    在使用过程,也发现部分产品出现故障,本文对此作些简单的分析,并提出几点改进措施。

    生物质燃烧机电机整个绝缘等级为E级。定子激磁线圈用西0.19毫米线经的QZ高强度聚脂漆包线,2000匝,外半迭包一层黄腊绸布后再半迭包一层白布带。电枢的槽绝缘为一层0.2毫米厚的聚脂薄膜青壳纸,导线为40.38毫米,每只线圈20匝,浸溃1032漆,槽楔为竹片,电机引出线为丁腈橡胶线。

    电机的使用寿命与绝缘材料的热老化的失效指标有直接关系。聚脂类绝缘材料的温度指数为2000C,用作12000的E级绝缘有着很大酌裕度。而1032浸渍漆只是当温度高于12500时才出现较明显的老化和绝缘失重现象,也足以满足要求。由此,予期的使用寿命应该能够达到15~20年的国家标准。

    我们曾对TY生物质燃烧机电机,燃烧器的外露部分,扩风筒以及锥筒等部位,利用镍铬——镍硅和镍铬——考铜热电偶进行温升试验,即在被测处钻一半圆形小凹坑,放置热电偶的球部,再在相邻处钻个M8螺孔,用压板固定热电偶头部。热电偶的两极引出线均用瓷管绝缘,被测点布置如图1所示。

    先后共测数据280余组,每组18个测点,总共测得5000余个数据。为分析方便,选取有代表性的两种工况,测试结果见图2、图3。图2是油量为2.8公斤/小时,风量全开情况下各点的温度曲线。

锥筒“1”点处温度最高,为46500,锥筒四个测点最高平均温度为4420C,扩风筒IIJ头部最高温度为4470C,电机温度比较平稳,可保持在5200左右。测温点设置在机壳与线圈之间

    用光敏温度计测得由锥筒喷出火焰的最高温度为135000。

    试验时的室温为22-- 270C/,

    根据国内经验E级绝缘电机的热点温差为50C,则实际电机温升为

    温升=极限温度一环境温度一热点温差77 - (22~27) -5=39~440C故本次试验的电机最高温升低于E级绝缘的耐热标准。这次的最高温升是在耗油量为6.4公斤/小时时测得的。而根据季节气温和现场使用人员的经验,实际的消耗柴油量一般为3~5公斤/小时,所以电机的实际温升比此值还要低一些。

    由此推测,生物质燃烧机电机的预期使用寿命应该是比较长的,照理不会在那么短的时间内烧坏如此多的数量。现就其TY燃烧器电机损坏的原因试作如下分析。

    一、TY燃烧器电机的温度分布

    1.定子和电枢绕组靠近后端盖的温度高于定子和电枢绕组靠近前端盖的温度,最高相差约2000(由于靠近燃烧筒所致)。    三、电机的使用电压

    2.电机电枢的温度与平均温度相差比    由于本电机距离电源较远,如装在子车普通电机大,一般相差约10~120C。    上,则一节车厢就有23.5~25.5米长,电源

    3.由于这种电机是由空气及壳体(连燃  导线引出线的电压降较大。由于蓄电池常有烧器)两部分来进行传导,所以热稳定时间较    亏损的情况,常常出现电压低于44伏的情短,一般在半小时左右。    况。据我们经历过的个别情况中蓄电池的端

    二、绝缘的影响    电压(或电机的实际使用电压)有低到36伏

    该电机的绝缘结构和机械结构属于一般  的情况(当列车运行期间发电机供电时,则电用途的小型直流电动机,没有考虑到高温、  压又可高至54~58伏)。实践证明,当电机水、油这样极为恶劣的环境中使用所可能碰    的实际使用电压比电机的额定电压降低超过到的问题。所以达不到电机的预期使用寿  570时,电机运行性能显著变坏,效率降低,命。    起动转矩减小,温升提高。因此在本电机使

    对本电机绝缘,除了考虑介电强度和耐  用中,要求经常检查,应保证电源电压不低于热特性外,首先应考虑绝缘材料既耐油又耐  48伏,最低不低于46伏。水解。因本设备不管是用于立式油炉供湿水    四、小风量的影响取缓还是餐灶做饭和茶炉供水,均烧柴油(从    在餐灶或油炉点火时,有时为了好点火我国的广东省到东北的黑龙江省,根据气温  而减少风量,而点火后有时却又忘记把风量的高低不同,分别燃烧从0#~35#柴油),难  调节阀恢复到适当的位置。但在实践中我们免有水和油滴进电机内部。由于工艺或运行    发现,当风量减少到一定程度后就有回火的原因,电机内部难免存在少量的水分,因此在  现象发生(即火焰向雾化轮及电机后端盖的含少量水和油的情况下,绝缘常被烧坏。只    方向扑去)。如在沈阳车辆段就曾发现,在点    一_要油中残存0.0170的水,高温下使用,电磁    火前就发现在燃烧室内有积存较多的柴油,线的寿命就会大大缩短。很多电机损坏的部    当点火后这部分柴油就在油杯和电机后端盖位绝大多数是电机绕组直接与油和水相接触  的下方燃烧。的部位,而温升较高的槽中部绝缘却很少产    在1979年3~5月份上海车辆段烧损的老化击穿,所以油和水滴入电机内部是导    十余台电机中,我们发现有的电机后端盖上致电机绕组破坏的主要原因。    的燃烧积灰达4--5毫米厚,这当然会导致电

    油和水分引起绝缘破坏的机理是电磁  机烧损。建议当生物质燃烧机点着火后应随即把风线、浸溃漆、槽纯缘等固体绝缘材料,在水和  量调节阀恢复到适当的位置,不能仍然处在热的作用下产生水解反应,使高分子断裂或    点火时的最小位置。产生小分子,引起不可逆的化学变化,使绝缘    五、轴承润滑油丧失电气、机械等物理性能。在绝缘的针孔    TY燃烧器电机现在使用的轴承润滑油和裂缝中,含有杂质的水形成导电通道。在  是DIWEN2号低温润滑脂,它的使用温度电场作用下产生放电效应,在通道周围造成    范围是- 60~+1200C。因为在正常的工况绝缘电击穿。另外油、水对绝缘的破坏作用    下从燃烧锥筒口喷出约13500C左右的炽热    与工作湿度有关,如聚脂漆包线在50~900C  火焰,其它各部件的温度如上图温度曲线所的水中老化寿命超过1200小时,而在1300C  示,电机后端盖在此高温火焰的烘烤下,尤其的蒸汽和水中的老化寿命仅23小时,在10000  是在有回火的情况下,轴承的润滑油就很容左右绝缘的老化作用明显加快

冲制绕组电机

    上海微电机研究所在原有印制绕组电机技术基础上努力向国际水平靠拢,最近已试制成功冲制绕组直流电机。采用合理的结构设计,先进的计算技术和精密的加工方法,制成高效率、高精度绕组冲裁模。模具通过脱料板、导柱、固定板等一系列结构的巧妙配合,实现了高精度、高强度和高稳定性。冲出的条表面平整,线条均匀,外形美观,精度高。生产效率比印制法高数十倍该电机的绕组接点采用先进的微束等离子焊接技术加工、效率高,均匀性好,质量可靠。绕组成形、磁极安装、刷握固定均采用全粘结型结构,粘结力强、体积小,重量轻。为了降低成本,向民用推广,本电机采用铁氧体磁极。

    该电机额定电压24伏、额定电流3安,额定功率40瓦,额定转速6000转/分,效率66%,转矩灵敏度330克厘米/安,机械时间常数65毫秒,反电势系数3 .56,-,3 .75伏/1000转/分,温升210C。

若需其他规格本所可特殊设计)适用于各种要求较高的伺服、变速、传动等机构。

    根据经验,2*低温润滑脂在超过9000时是很容易变成液体的,这一温度限值在本设备中是容易达到的。

    解决措施

    1.TY生物质燃烧炉电机的使用环境基本上和湿热型电机的使用环境相似。湿热带气候的特征是在一天内有十二小时以上的气温等于或高于200C,同时相对湿度等于或大于80%,全年累计在两个月以上,该地区空气湿度大,气温日变化量小,生物因素对产品有侵蚀作用。

    从人工加工试验及天然暴露试验的数据来看,都表睨电机绝缘在湿热条件下性能有下降的趋势。如有些湿热型电机E级绝缘采用薄膜青壳纸、竹楔等,这些部位上严重长霉,有些环氧玻璃丝管也微长黑霉,长霉的霉菌丝层吸湿形成导电通路,使产品的绝缘电阻急剧下降。因此我们认为,TY生物质燃烧炉电机所用的绝缘材料可以不变,但要进行一些工艺处理,即浸渍漆由原来的沉浸法改为真空压力浸渍法,槽楔用的竹片采用防霉处理(用猪油煎煮)。实践证明其效果是明显的。  .

    2.电机轴加长10毫米,在此位置上装一水套,因餐灶或温水炉或茶水炉的凉水源是存在的。其作用有二,一是通过凉水循环来降低电机后端盏的温升,使其轴承润滑油不致因温度过高而使轴承涧滑油变成液体而流走,促成轴承干磨烧损电机,二是再有回火现象发生时使火焰喷到水套上而不是电机的后端盖上,对电机的后端盖和电机起到热屏蔽的作用。再者水套中被加温的循环水可以用来洗漱或洗刷碗筷等。

    3.电机上部加防护罩,防止柴油和水等杂质滴入电机内部。

    4.电源适当加装稳压装置,使电机能在额定电压的情况下运行。


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点击次数:  更新时间:2017-02-21 20:49:52  【打印此页】  【关闭