浅谈高位应急油系统在大型高压同步电动机中的应用
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【摘 要】润滑系统是大型同步电动机最重要的辅助系统之一，大型电动机基本采用独立油站对电机轴瓦进行润滑，当外部电源及应急电源同时出现异常事故时，润滑油站无法给电动机轴瓦进行供油润滑冷却，在电动机停止惯性停机的过程中，通过高位油箱对轴承进行冷却润滑，以防止轴瓦与电机转子摩擦发热，避免轴瓦及转子轴烧毁。
【Abstract】Lubrication system is one of the most important auxiliary systems of large synchronous motors. Large motors basically use independent oil stations to lubricate motor bushes. When the external power supply and emergency power supply are abnormal at the same time， lubrication stations can not provide oil for motor bushes to lubricate and cool. During the process of motor stopping inertia shutdown， bearings are cooled and lubricated by high-level oil tanks， so as to prevent friction and heat between bearing bush and motor rotor， and avoid the burnout of bearing bush and rotor shaft.
【关键词】高位油箱;轴承;UPS;烧毁
【Keywords】 high oil tank; bearing; UPS; burnout
【中图分类号】TM921 【文獻标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）05-0169-02
1 引言
润滑系统的正常运行，是主设备平稳安全运行的保证。高位应急油系统又是在外部电力故障时，对电机轴承保护的最后一道防线。本文主要介绍了制浆造纸业大型同步电机润滑系统及高位应急油系统的配置及应用，以及在实际运行生产过程中运行保养注意事项。
2 大型高压同步电机及润滑油站的基本概况
2.1 大型高压同步电机基本介绍
本文讨论的电机是用于与制浆造纸业高浓磨浆配套的大型同步电机，生产厂家为上海电气集团上海电机厂有限公司。功率：20MW，额定电压：10kV，型号：TWS20000-4，额定电流：1239A。前后采用端盖式滑动轴承，轴承品牌制造商为上海申科。轴承润滑方式采用压力循环油系统，轴承座配有进出油管道，入口处设置有加压阀和节流阀。该电机轴承带有高压顶升装置，在启动电机前，必须开启高压顶升油泵，检查相应的油压，流量，待电机转子被顶升后，才允许启动电机[1]。
2.2 同步电动机启停方式
启动的方式主要有：直接启动，即将电子绕组的线段直接接到电源上;降压启动，在启动过程，将定子绕组的线段接电抗器再接到电源;采用变频电源同步启动电机。
停机方式主要有：分开电动机的电源开关;停止负责设备的运行，如润滑油泵，冷却水等;投入制动电阻。
2.3 油站配置基本介绍
润滑系统主要是为电机前后轴承提供润滑油，通过油循环将轴承运行产生的热量，带走杂质，保护电机前后轴承的正常运行，高位应急油系统是在事故发生时，对电机轴承的润滑保护。电机润滑油站设置一套高压顶升油泵以及一套循环润滑油泵，均采用“一用一备”设计方式，可保证在任何一台在机设备故障时，能第一时间切换到备用泵运行，可确保电机轴承的可靠润滑。同时设计一套高位应急油系统，其主要构成为应急油泵，高位油箱以及相应的管道阀门。两台应急油泵，同样采用互为备用方式，电源取自从UPS出口开关，最大程度保障应急油泵电源的可靠性与安全性。润滑系统采用VG46号美孚液压油，实际运行中每天需要检查油箱液位，油箱温度，润滑油的颜色以及是否有滴漏情况。定期更换过滤滤芯，预防滤网堵塞，检查回油油管是否通畅，检查电机轴承是否漏油，及时调整轴承进油量以及油压。定期对油品进行取样分析，如果洁净度无法满足，或液压油变色时，应该彻底更换液压油。更换液压油时，需注意安全，同时更换压力过滤器滤芯。油箱上面配置一个呼吸器，更换周期取决于运行环境。油站系统为了对油进行冷却，配置了冷却器，一般情况下，每年需要对其进行清洗清洁两次，以满足冷却需求。油站电机风道要定期清洁，散热片必须保持通畅，电机轴承根据运行时间定期更换或清洁加注润滑脂。
3 高位应急油系统原理概述及其在大型高压电机运行生产中的必要性
高位应急油系统是指液体不通过外部动力，仅靠自重力作用，使润滑油从上往下流入电机轴承，以满足紧急情况下轴承润滑的需要，应急油系统，高位油箱是系统的核心，其布置于同步电机轴承的上方，出口配置节流阀，玻璃流量计，利用管道将轴承与高位油箱连接，按照不同规格的轴承所需要的最低流量，调节阀门开度，以满足润滑需求。油箱顶部位置设置溢流管，以确保应急油箱处于满液位状态，应急油系统流入高位油箱的油流量应等于溢流流量与进入轴承流量之和。应急油箱配置液位计，流量计信息传入DCS控制系统进行监控。设置当液位低于100%或流量小于10L/min时报警。由于电动机在停止过程，惯性运动大约至少需要20分钟才能静止，故高位油箱体积最小配置为10×20=200L。 正常停机情况下，在停机过程中，主要由电机润滑油站系统给电机轴承提供润滑，保证轴承正常。在此讨论紧急情况下，有无配置应急高位油箱系统的情况：①没有配置高位应急油系统，电网事故，所有电源丢失，电机电源异常停机，润滑油站停止无法运行，电机在停止过程中，电机轴承缺少润滑油润滑冷却，轴承与转子轴摩擦生热烧毁轴承;②配置高位应急油系统，电网事故，所有电源丢失，电机电源异常停机，润滑油站停止无法运行，电机在停止过程中，高位油箱通过自重流入轴承，对轴承进行润滑冷却，可确保轴承和转子轴的安全。由此可见，高位应急油系统可以在电力系统异常紧急事故发生时，通过自身重力给电机前后轴承提供润滑，保证轴承正常而不烧毁。应急高位油箱在大型同步电机的配置非常重要，尤其在电网偏小，电力系统不稳定的地区，更能体现其价值所在。目前，广西金桂浆纸业有限公司现场配置两台20MW同步电机，电机本身未带高位应急油箱，由于配套负载为高浓磨浆机，其运动惯量大，正常停机指令发出到设备静止需要20分钟左右的时间，故现场自主设计增加了一套高位应急油系统，以保证在异常停机的过程中电机轴承的充分润滑。否则，就会出现轴承与转子摩擦积热烧毁，造成设备事故，影响整条生产线运行，设备故障维修导致重大直接经济损失。
4 高位应急油系统在大型高压同步电机应用的注意事项
4.1 高位应急油系统的组成及作用
高位应急油系统的作用为同步电机前后轴承提供润滑，系统由应急油泵，供油油箱，高位油箱，滤网，液位计，连接管道，阀门，流量开关等各种监测仪表组成。应急油系统是一个封闭的系统，通过高位油箱流入轴承然后进入回油箱中。电机运行期间，需要监控应急油箱和回油油箱的液位，它是轴承设备保护的最后一条防线[2]。
4.2 电机开机前准备工作内容
先开启循环油泵，待循环流量正常;再启动顶升油泵，待顶升流量正常;启动应急油泵，待高位油箱液位到達100%。三个条件均满足，发送一个油站系统准备好指令到上位DCS控制系统。只有满足该条件，上位DCS系统才能给电机发送启动命令。当电机启动完成后，高压顶升油泵停机，待下次启动电机时再投入运行。
4.3 运行期间巡检工作内容
主要监视高位油箱液位，流量计流量，电机轴承油位视窗，主电机轴承温度，循环油泵电机温度，应急油泵电机温度，电流，电压，油箱液位，油温等。当高位油箱液位低或者流量低时，会触发一个报警信息，现场人员须立即确认报警信息，对相应故障检查处理。
4.4 维护保养管理工作内容
定期清理清洁滤芯，定期对油品进行取样分析，对循环油泵及应急油泵电机轴承进行润滑保养及其本体进行清洁清理，确保系统可以正常运行。
5 结语
大型电机生产运行过程中，电力系统突然故障是经常会碰到的现象，尤其在偏远或者电力资源匮乏的地区。通过配置高位应急油系统，可以有效降低电机轴承缺油故障，同时该系统结构简单，性能可靠，极大增强了润滑油系统的安全性，确保大型电机轴承的安全，在一些还没有配置的高位油箱的项目，可以参考借鉴。
【参考文献】
【1】李国丽，司伟，王群京，等. 基于C++的永磁同步电机的设计[J].日用电器，2014（10）：45.
【2】高怀明.高压同步电动机检修[J].甘肃科技，2011（21）：65-66.
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