二線A水泥立磨主電機轉子軸裂紋事故案例分析
事故性質：特大設備事故
事故經過：
　　　2007年11月15日，16:00時左右，中控操作員報告二線水泥立磨主電機后軸瓦溫度56℃，有升高趨勢，水泥車間和設備部人員趕到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)新加接地碳刷被卡住，有火花，更換了新碳刷，溫度趨于平穩(wěn)，并有下降趨勢，其它未見異常。22:00左右電機后軸瓦溫度上升到62℃。溫度又趨于平穩(wěn)，決定維持生產。11月16日8:50左右，檢查這臺特護電機時，發(fā)現(xiàn)電機振動，后軸瓦異音，馬上向公司領導匯報，并減料停磨。
　　　綜合考慮電機修瓦的前后經歷，公司領導研究決定立磨電機送往上海一電機廠進行維修，二線水泥磨提前進入中修。
　　　電機在上海市一電機有限公司的檢查修理經過：
　　　11月16日18:30電子裝車出廠，11月18日晚電機到達上海一電機廠。11月19日，公司電氣技術人員和上海一電機廠一起，對電機進行直阻和繞組絕緣實驗（2500V搖表），結果都合格。下午對電機進行解體抽轉子檢查，發(fā)現(xiàn)電機掃膛較嚴重。廠家對電機定、轉子清洗（專用電機清洗液），晚上烘干，次日做耐壓試驗，決定是保養(yǎng)還是大修。
　　　11月20日上午電機定、轉子出烘箱冷卻，準備做耐壓實驗。下午耐壓試驗結果為：定子交流7KV，轉子交流2.7KV，實驗結果不合格。電機絕緣受損嚴重，電機定轉子需大修更換線圈。豐潤公司技術人員立即公司領導匯報，領導要求做大修準備。公司領導當晚22:30趕到上海。
　　　11月21日，公司領導現(xiàn)場查看電機具體情況，和修理廠專家討論該電機事故的可能原因及大修方案。最后確定大修方案如下：
　　　1．確保導線截面積不變，設計、更換定子繞組。
　　　2．確保導線截面積不變，設計、更換轉子繞組。
　　　3．軸檔光車（軸承位）。
　　　4．前、后軸瓦重澆加工。
　　　5．前、后瓦油封更換。
　　　6．滑環(huán)車散熱溝（深度2mm），表面車平并拋光。
　　　7．新做軸瓦絕緣墊2套（因國內不能做改為測繪）。
　　　8．轉子找動平衡。
　　　9．軸瓦備測溫原件，及油管連接口加絕緣墊。
　　　10．裝配，試車
　　　11．提供事故分析報告
　　　11月22至11月23日，電機定轉子拆線，進烘箱升溫烘干作線圈下線準備，2:20轉子出烘箱后，發(fā)現(xiàn)軸負荷側在輪輻根部有裂紋（約占軸的3/1左右）。向公司領導匯報情況，并將照片傳過來，經公司領導同意更換新軸。
　　　11月24日，廠家找到毛坯軸，開始加工新軸，同時拆卸舊軸，安排24小時不間斷加工。12月9日晚，電機大修完。22:30電機從上海一電機廠裝車出廠，12月11日17:30電機到廠連夜回裝，23:30分電機回裝就位，開主電機磨合電刷滑環(huán)和軸瓦，12月12日早晨，電機精確找正并調整聯(lián)軸器間隙，16:54水泥立磨帶料運行。
　　　遺留問題：運行幾天來，電機軸瓦溫度正常，運行平穩(wěn)，但繞組溫度偏高，正與修理廠進行交流，準備淡季進行處理。
　　　二線A水泥立磨電機軸瓦的幾次檢修經過：
　　　1．第一次瓦溫高處理經過：
　　　9月17日下午16點，水泥立磨主電機前后軸瓦溫度高報警，中控室停機，水泥電氣責工、公司領導及設備部技術人員相繼趕到現(xiàn)場，檢查電機前后軸瓦測溫熱電阻，前后軸瓦冷卻油站的供油壓力和前后軸瓦回油情況，均正常。判斷軸瓦在供油，冷卻和溫度檢測方面沒有問題。再試車時軸瓦溫度上升趨勢減緩，于是決定減料和降低研磨壓力，讓電機帶負荷觀察運行。同時安排設備部抓緊落實軸瓦備件采購。
　　　2．第二次瓦溫高處理經過：
　　　9月18日零點班主電機前后瓦各報一次溫度高，9月19日決定利用區(qū)調限電機會主動停機，抽瓦檢查主電機軸瓦溫度高的原因。上午11時，工程公司將電機后瓦取出， 檢查發(fā)現(xiàn)鎢金側面有少量磨損，鎢金表面部分厚度減少，但并不影響正常使用，隨后將后瓦油池，油管，油箱等地方進行清理并回裝。下午18時左右，將電機前瓦取出，發(fā)現(xiàn)上瓦有輕微磨損，但比后瓦磨損較重，下瓦北側磨損嚴重，最薄處鎢金厚度僅剩1mm左右，邊緣已有部分鎢金脫落。經股份公司機械副總工、工程公司等專家檢查，判斷此瓦已經不能再進行刮瓦處理，但可以繼續(xù)使用，等到淡季和減速機大修同步處理，隨后對前瓦油池等進行清洗后回裝。分析電機瓦異常磨損的原因，大家認為可能是減速機輸入軸或聯(lián)軸器不正，導致電機軸受徑向力的結果，也與電機前瓦磨損北側，而后瓦磨損南側的現(xiàn)象相吻合，于是安排對電機找正，檢查減速機輸入軸。
　　　電機找正結果（單位：絲）：
　　　

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　　　9月20日凌晨1:50，電機處理完畢，中控室單開電機，電機電流穩(wěn)定在82A，2:13溫度上升到44℃和45℃，在23分鐘內瓦溫變化基本正常。隨后將主電機停下，觀察電機前/后軸瓦溫度略有下降，說明測溫元件和供油潤滑系統(tǒng)工作正常。2:21時磨主電機系統(tǒng)帶負荷運行，2:29立磨帶料，隨后連續(xù)觀察2個小時，瓦溫一直正常。到5:08電機前瓦溫突然升高，5分鐘內上升了5℃，電機前瓦溫度到64℃，電機聯(lián)鎖停機。對電機進行檢查，并對照前瓦溫度曲線，判斷電機前瓦可能有部分鎢金脫落，但溫升并不高，前瓦鎢金脫落應不嚴重。6:13再次將立磨開啟，觀察瓦溫趨勢走向正常。隨后，安排崗位清洗回油過濾網，發(fā)現(xiàn)有少量金屬碎屑，經檢查是瓦表面鎢金；再次清洗時沒有。
　　　根據以上情況，安排操作員將磨喂料量控制在170噸/小時以下，對立磨電機進行特護，維修車間倒班電工每一小時巡檢一次，對電機的電流，前后瓦溫，電機振動情況進行檢查。再次敦促設備部采購電機前后軸瓦。
　　　3．第三次瓦溫高處理經過：
　　　9月23日零點班和八點班，前后瓦交替報瓦溫高停，17:00左右，電機前軸瓦溫度升高，鑒于上次檢查結果決定抽瓦檢查，發(fā)現(xiàn)軸瓦鎢金脫落嚴重，已經無法再正常使用。設備部聯(lián)系修瓦，軸瓦重新澆鑄鎢金并刮瓦，調整油囊和瓦間隙，電機再次找正并調整聯(lián)軸器間隙。至9月27日19:00左右，電機回裝完畢，單開電機監(jiān)視運行參數(shù)，運轉4小時后，前瓦穩(wěn)定在45℃，后瓦穩(wěn)定在47℃。然后連接聯(lián)軸器，9月28日3:33左右立磨電機帶料運轉。繼續(xù)對立磨電機進行特護。
　　　4．第四次瓦溫高處理經過：
　　　10月18日21:23立磨主電機后軸瓦溫度高報（67℃），聯(lián)鎖停車。對照前瓦溫度曲線，懷疑后瓦可能有部分鎢金脫落或損壞，崗位人員清洗回油過濾網，發(fā)現(xiàn)有少量金屬碎屑。決定拆瓦檢查，發(fā)現(xiàn)上瓦有一定磨損，下瓦上沿也有一定磨損。找接觸點刮瓦研瓦。10月19日19:00左右，電機回裝完畢，空載試車仍然溫度高停機，現(xiàn)場檢查電機，判斷中控室溫度顯示與實際一致(采取溫度表測量和前、后瓦測溫回路對調兩種辦法)，連續(xù)測試幾次都是一樣結果。電話請示股份公司機械副總工，決定晚上再把瓦拆下來，明天早上現(xiàn)場決定修瓦方案。10月20日8:00，股份公司機械副總工來到現(xiàn)場，共同檢查軸瓦的磨損情況，指出油囊尺寸和瓦的間隙不太合適，于是重新刮瓦，修整油囊，調整瓦的間隙，回裝后瓦并單機試車8小時，前后瓦溫度值走勢正常，穩(wěn)定在46℃，電流84A。然后進一步找正電機聯(lián)軸器并安裝，帶負載試車2小時，10月20日22:25帶料運行，監(jiān)視電機運行平穩(wěn)。電機電流約225A左右，前瓦溫度53℃，后瓦溫度63℃。隨后立磨特護運行。
　　　5．第五次瓦溫高處理經過：
　　　2007年11月2日16點班開始，電機后瓦又報溫度高停機，11月3日零點班拆電機后瓦檢查，發(fā)現(xiàn)磨損不大，決定由工程公司對電機后瓦刮研修復，到16點班電機后軸瓦修完并回裝完畢，空試電機，后軸瓦溫度仍然上升很快，很快到達停機溫度。11月4日零點班接著拆瓦檢查，上午請到股份公司機械副總工、北重退休的刮瓦技師趙技師到現(xiàn)場進行指導，他指出軸瓦頂隙，側隙及油囊尺寸都不符合要求。經過大家研究決定對后瓦重新澆鑄，由趙技師來重新刮研。
　　　11月6日16點多鐘，后瓦重新澆注加工完回廠，北重趙技師用自帶工具親自刮瓦、研瓦，并現(xiàn)場指導安裝調整，11月7日零點班完畢，試車時后軸瓦溫度仍然上升非常快，決定再連夜拆瓦檢查，發(fā)現(xiàn)下瓦口和上瓦有硬點，股份公司機械副總工、趙技師和大家分析后，決定修瓦再試一次，下午瓦修完并回裝完，試車時后軸瓦溫度仍然上升非?？欤囓噧纱魏?，檢查電機后瓦熱電阻測溫桿，發(fā)現(xiàn)局部過熱，且在翻動時測溫桿對電機外殼有時有輕微火花，判斷電機有軸電流產生，測量電流在0.1A至0.5A左右波動，在允許的范圍內，于是在電機的后軸伸處增加一個接地碳刷。18:02單試電機，后軸瓦溫升正常，監(jiān)視運行1小時，前瓦46℃，后瓦50℃。16點班準備開磨，減速機高壓泵出口壓力低，最后查出是壓力傳感器壞，更換至11月8日零點班，二線水泥立磨帶料運行。隨后電機特護運行，并著手淡季對電機徹底檢查，保養(yǎng)或大修的準備工作。
停機時間及經濟損失：
　　　此設備事故造成二線A水泥立磨停機632.08小時，直接經濟損失約42萬元（修理費）。
事故主要原因：
　　　1．電機故障原因：
　　　（1）故障現(xiàn)象：
　　　1) 定轉子鐵芯相擦，轉子掃膛。
　　　2) 轉子有軸電壓，軸電流產生。
　　　3) 定轉子繞組耐壓試驗，絕緣被擊穿。
　　?。?）原因分析：
　　　轉子繞組拆除線圈后發(fā)現(xiàn)，主軸在負荷側輪輻焊接根部有明顯斷裂現(xiàn)象（這個裂紋在轉子繞組線圈拆除前無法看到），軸斷裂彎曲后使轉子鐵芯偏心，造成轉子鐵芯在固定的點周期相擦、掃膛。轉子繞組相擦部位慢慢磨損，磨損嚴重點絕緣破壞，最后轉子繞組局部短路，導致軸電壓軸電流的產生。隨著磨損加劇，軸電壓軸電流逐步增大。定轉子繞組絕緣磨損后進行耐壓實驗時，沒有達到額定電壓就被擊穿。電機必須進行更換定轉子繞組大修。
　　　總之，造成電機故障的根本原因是軸斷裂彎曲。
　　　2．軸斷裂的可能原因：
　　　轉子制造過程中，輪輻焊接部位經過熱處理工藝，應力未能完全消除，存在較多殘余應力，當負載過大或所帶負載振動較大時，在軸的薄弱環(huán)節(jié)因應力釋放產生裂痕，裂痕擴大產生軸斷裂。
　　　總之，軸殘余應力的存在及負載過大是產生軸斷裂的根本原因。
　　　3．其他原因：
　　　（1）長期滿負荷運轉（額定電流為239A，工作電流230A左右），及立磨系統(tǒng)不可避免的振動問題，是造成軸斷裂的可能誘發(fā)因素。
　　?。?）在冀東的檢修規(guī)程中，沒有涉及電機軸電壓軸電流的檢查規(guī)范，和相應的實施技術規(guī)范，規(guī)定的預防性檢查試驗項目中也沒涉及此項內容。
事故教訓及今后的防范措施：
　　　此次電機事故不存在檢查，管理不到位，檢修措施不力等人為過錯因素，因此不追究相關人員責任。
　　　1．在冀東的檢修規(guī)程中，增加高壓電機軸電壓軸電流的檢查規(guī)范和制度，和相應的實施技術規(guī)范，在預防性試驗中，盡早發(fā)現(xiàn)問題。
　　　2．電機軸瓦出現(xiàn)異常的溫升和磨損時，應首先檢查軸電壓軸電流，對于軸電壓軸電流超標的電機，應盡早安排軸的整體探傷檢查項目。
　　　3．推動集團公司內部建立共享備件庫，有條件時可推動與大的伙伴或供應商交換設備數(shù)據，利于調劑備品備件，減少故障停機時間。