1、高壓變頻隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
高壓變頻技術(shù)隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、四軸承結(jié)構(gòu)、強(qiáng)制風(fēng)冷裝置、軸電流引出裝置、軸承液壓泵潤(rùn)滑系統(tǒng)裝置等主要結(jié)構(gòu)組成。電動(dòng)機(jī)主體安裝在對(duì)旋風(fēng)機(jī)主風(fēng)筒的最里層，1臺(tái)對(duì)旋風(fēng)機(jī)用2臺(tái)電動(dòng)機(jī)(左右出線各1臺(tái))。電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)介紹如下:
1)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心。鐵心用徑向通風(fēng)道隔開(kāi)，分段迭成。材料采用DW360硅鋼片，使電動(dòng)機(jī)的效率、功率因數(shù)都有所提高。
2)電動(dòng)機(jī)定子繞組。定子線圈采用經(jīng)特殊絕緣處理的變頻電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用電磁線(耐電暈220級(jí))———聚酰亞胺-氟樹(shù)脂復(fù)合薄膜繞包雙玻璃絲包銅扁線。電動(dòng)機(jī)每相繞組埋有2支Pt100，共6支，分為2組，一組使用，一組備用，以模擬方式輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)繞組的溫度保護(hù)。
3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子為鼠籠式結(jié)構(gòu)。采用銅條焊接，與軸采用熱套配合，剛度好。軸由45號(hào)的圓鋼和Q235-A的筋板組焊而成，并經(jīng)嚴(yán)格的退后處理和時(shí)效振動(dòng)處理。
4)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座和軸承室。機(jī)座材料均采用了優(yōu)質(zhì)碳素鋼Q235-A，并按工藝要求焊接完后，進(jìn)行了有效的退火處理。機(jī)座采用圓機(jī)座，通過(guò)機(jī)座兩壁板上的通風(fēng)管散熱，并且加強(qiáng)機(jī)座剛度。變頻電動(dòng)機(jī)，由于諧波與磁路的問(wèn)題，產(chǎn)生軸電流很大，軸電流又對(duì)軸承的危害很大，大大縮短軸承壽命。因此需要用絕緣軸承或?qū)⑤S承室絕緣以達(dá)到對(duì)軸承絕緣。軸承室零件材料采用了鑄鋼ZG230-450。保證了零件的鋼性和加工性。
5)冷卻方式。為了保證對(duì)旋風(fēng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下有足夠的風(fēng)量，電動(dòng)機(jī)冷卻采用強(qiáng)制通風(fēng)冷卻方式。強(qiáng)制通風(fēng)用的冷卻電動(dòng)機(jī)有良好的工作性能和耐用年限，該電動(dòng)機(jī)采用雙法蘭不帶底腳強(qiáng)構(gòu)，軸承采用了進(jìn)口SKF軸承，并加裝了Pt100測(cè)溫傳感器。
6)軸承潤(rùn)滑裝置。電動(dòng)機(jī)軸承軸伸端軸承采用一盤(pán)球面調(diào)心滾子軸承，非軸伸端軸承采用三軸承同心式組合結(jié)構(gòu)，軸承全部采用進(jìn)口SKF軸承。軸承潤(rùn)滑方式采用液壓泵站強(qiáng)制潤(rùn)滑。軸承室防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP54。
7)其它裝置。電動(dòng)機(jī)設(shè)有空間加熱器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，加熱器開(kāi)始投入使用，保證電動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度高出環(huán)境溫度5℃以上，以防止電動(dòng)機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下結(jié)露。為防止產(chǎn)生的軸電流對(duì)軸承形成電腐蝕作用，除采用絕緣軸承室外，還加設(shè)有軸電流引出裝置，軸電流引出裝置安裝在電動(dòng)機(jī)軸承的非軸伸端外蓋上，并用防護(hù)罩做保護(hù)。
2、高壓變頻技術(shù)隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)
2.1絕緣軸承組結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)電腐蝕
變頻器與電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電腐蝕現(xiàn)象。傳統(tǒng)應(yīng)對(duì)軸承電腐蝕的措施的主要方法有兩種:一是選用絕緣軸承;二是選用絕緣軸承室。
但這兩種方法都存在一定問(wèn)題。直接采購(gòu)絕緣軸:
一是價(jià)格昂貴;
二是市場(chǎng)資源少，供貨周期長(zhǎng);
三是電機(jī)的絕緣軸承在裝配與拆卸過(guò)程中，容易將外圈涂層和內(nèi)圈涂層拉壞，對(duì)軸承維護(hù)保養(yǎng)造成困難。如果采用絕緣軸承室，雖然它有價(jià)格不高的優(yōu)點(diǎn)，但在使用或維護(hù)過(guò)程中容易損壞。而且一旦損壞，需要返廠采用特殊工藝進(jìn)行恢復(fù)。經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐探索，一種新的絕緣軸承室被設(shè)計(jì)出來(lái)，它是在軸承的端蓋內(nèi)孔與軸承套之間夾絕緣層，首先將軸承套與絕緣層采用特殊工藝固化在一起，然后與軸承端蓋內(nèi)孔套起來(lái)，并在其端面用螺栓緊固。這種新型絕緣軸承室有價(jià)格不高、不易造成絕緣層損壞等優(yōu)點(diǎn)，解決了電機(jī)軸承絕緣的難題。
2.2四軸承結(jié)構(gòu)解決軸承易損問(wèn)題
五陽(yáng)煤礦主通風(fēng)機(jī)原有電動(dòng)機(jī)的軸伸端是選用了1套NU系列的短圓柱滾子軸承和1套6系列深溝球軸承，非軸伸端是1套NU系列的短圓柱滾子軸承。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，其軸伸端短圓柱滾子軸承承受絕大部分葉輪與轉(zhuǎn)子重量，6系列的深溝球軸承承受來(lái)自葉輪的軸向力，非軸伸端軸承承受剩余一小部分轉(zhuǎn)子重量。礦用大功率通風(fēng)機(jī)葉輪的重量最大可達(dá)3t，葉輪的軸向力也有10～30kN。而葉輪是靠電動(dòng)機(jī)軸伸懸臂支撐，葉輪的重量和撓動(dòng)力常常會(huì)造成電動(dòng)機(jī)軸承發(fā)生撓曲變形。
一般來(lái)講，深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，也承受一部分軸向載荷，但承受軸向力的能力比徑向力弱。因此，五陽(yáng)煤礦原有電動(dòng)機(jī)的軸承的受力狀況環(huán)境比較惡劣。其次，它的電動(dòng)機(jī)采用潤(rùn)滑脂進(jìn)行軸承潤(rùn)滑，其注排油難度非常大，經(jīng)常發(fā)生缺脂或注脂過(guò)量等問(wèn)題，并且不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)軸承損壞率比較高。因此，設(shè)計(jì)出了一種新型的軸承組合———四軸承結(jié)構(gòu)。四軸承結(jié)構(gòu)為:軸伸端是1套球面向心軸承，非軸伸端兩端為球面推力軸承、中間是1套球面向心軸承。軸承結(jié)構(gòu)中的這4套軸承都具有調(diào)心功能，值得特別指出的是，非軸伸端的3套軸承有1個(gè)共同的球心，這樣在調(diào)心過(guò)程中就能步調(diào)一致。
各軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，各司其職，配合完美，其軸伸端軸承承受大部分葉輪與轉(zhuǎn)子的重量，非軸伸端的球面向心軸承承受剩余部分的向力，前后兩套軸承分別承受正、反轉(zhuǎn)時(shí)的不同方向的軸向力。這套軸承的自動(dòng)調(diào)心功能，很好地解決了傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)存在的前后軸承的不同心問(wèn)題、葉輪的重量和撓動(dòng)力造成電動(dòng)機(jī)軸承發(fā)生撓曲變形的問(wèn)題。
2.3軸承采用稀油強(qiáng)制潤(rùn)滑
傳統(tǒng)的三相交流電動(dòng)機(jī)一般采用潤(rùn)滑脂進(jìn)行軸承潤(rùn)滑，但潤(rùn)滑脂使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)后會(huì)失效。目前國(guó)內(nèi)普遍采用的是在軸承外蓋上增設(shè)排油管裝置，但由于沒(méi)有壓力，油脂一般很難排除，如果采用加新的油脂將廢油擠出來(lái)，會(huì)造成如下問(wèn)題:①通過(guò)新油脂將廢油脂排除，勢(shì)必軸承內(nèi)要充滿油脂，這樣就將影響軸承散熱;②由于軸承內(nèi)蓋與轉(zhuǎn)軸有一定的間隙，有很多油脂會(huì)通過(guò)此間隙進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，覆蓋在定子線圈上，往往會(huì)導(dǎo)致定子繞組絕緣電阻降低，甚至造成擊穿。新設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)軸承采用了稀油強(qiáng)制潤(rùn)滑，如果要對(duì)軸承進(jìn)行換油，打開(kāi)排油口即可。軸承維護(hù)工作量也幾乎沒(méi)有。
3、結(jié)語(yǔ)
目前，五陽(yáng)煤礦主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)已運(yùn)行近4a，系統(tǒng)整體狀態(tài)較為穩(wěn)定。高壓變頻隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)為五陽(yáng)煤礦整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，設(shè)備的整體狀態(tài)也達(dá)到了預(yù)期要求，同時(shí)系統(tǒng)的節(jié)能效果也較為突出。
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