ZJD250145124600Kw直流电动机大修总结资料.docx

ZJD250145124600Kw直流电动机大修总结资料.docx

《ZJD250145124600Kw直流电动机大修总结资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ZJD250145124600Kw直流电动机大修总结资料.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

ZJD250145124600Kw直流电动机大修总结资料

初轧厂1150初轧机ZJD250/145-12

4560Kw直流电动机定转子大修的技术总结

一.前言

包钢初轧厂1150初轧机的两台主传动电动机是哈尔滨电机厂生产的ZJD250/145-124560Kw直流电动机.

1150初轧机的这一套主传动系统包括一台TZ286/105-1210900Kw的同步电动机拖动两台ZJF215/40-104930Kw的直流发电机构成一套主变流机组.再用每台4930Kw直流发电机供电给一台4560Kw直流电动机构成的两套F-D机组,各拖动初轧机的一根轧辊.

由于这套轧机是国内第一套最大规格的初轧机.这些电机也是哈尔滨电机厂第一次生产的最大功率的同步电动机和直流发电机及电动机.经验不足.而且当时正值困难时期.施工质量上也存在一些问题.加上长期超负荷生产.这些电机在机械结构和绕组绝缘方面都出过一些事故,存在一些问题.影响初轧厂的生产.和制约包钢生产的发展.因此从八十年代初由我电修厂陆续对这些电机进行大修.历时将近5年的时间.

根据这些电机的主要问题,直流电动机电枢与补偿绕组绝缘老化,换向器升高片断裂严重.同步机定子线圈绝缘老化.

大修项目主要包括两台直流电动机和两台直流发电机全部更换电枢线圈.并且由于原有换向器升高片断裂严重,一台在电枢大修时更换新换向器,另一台全部更换换向器升高片,并改造成束捆式升高片结构.

两台直流电动机和两台直流发电机同时全部更换补偿绕组线圈绝缘.两台直流发电机全部更换电枢线圈和补偿绕组线圈绝缘.

一台大型同步电动机全部新制更换定子线圈.并且对于没有更换绝缘的其他绕组进行清、洗烘和浸漆.经我厂大修的项目全部一次通过各种试验.运行情况良好.直到1988年为了提高生产效率将主传动系统改为德国西门子的交交变频系统以前,这些大修过的电机从未出现过任何问题.对这几年包钢生产的发展起了重要保证作用.

本文是对施工难度最大的ZJD250/145-124560Kw直流电动机的定转子大修的技术总结.可以对以后大修大型直流电机作为参考.

二.电机铭牌

型号ZJD250/145-12电枢电压865V电枢电流5700A

转速70/120r.p.m.防护方式IP23

励磁电压200/340V励磁电流458A

重量电枢52000Kg定子56000Kg整机总重140000Kg

哈尔滨电机厂1960年8月出品出厂编号N06002

三.电机基本技术数据（从图纸得到）

1.电枢铁心和换向器

电枢直径Da=2500mm铁心长度Lt=1450mm（20段）

槽数Z1=318槽尺寸11.20mm*63.5mm（冲片尺寸）

换向器直径Dk=1600mm换向器长度Lk=500mm换向器片数K=954

2.电枢绕组

绕组形式:

单鼻端双蛙绕组

极数2p=12每槽片数U=3元件数S=K=318*3=954

每对极槽数Z/p=318/6=53每极槽数Z/2p=318/12=26.5

每对极片数k/p=954/6=159每极片数Z/2p=954/12=79.5

绕组节距

迭绕组第一节距Y1d=K/2p-e=79.5-1.5=78

槽节距Y1d/U=78/3=26（1-27）

换向片节距Ykd=md=2（1-3）

第二节距Y2d=Y1d-Ykd=78-2=76

波绕组第一节距Y1b=K/2p+e=79.5+1.5=81

槽节距Y1b/U=81/3=27（1-28）

换向片节距Ykb=（K-mb）/p=（954-12）/6=157

（两种绕组的并联路数一致,故mb=md*p=2*6=12）

第二节距Y2b=Ykb-Y1b=157-81=76

（符合两种绕组的第二节距相等的规律）

3.电枢线圈

3．1．2.1*11.6裸铜导线1匝.3个元件.

3．2．原来的绝缘规范

导线绝缘0.13*255433醇酸片云母带半迭包一层

主绝缘

直线部分与前端斜边是迭绕组元件与波绕组元件一起包在一起.

后端斜边是迭绕组元件与波绕组元件分别包.

直线部分迭绕组元件与波绕组元件之间垫一层0.20mm厚的5131醇酸柔软云母板,端部不垫.

直线部分0.13*255033醇酸片云母带半迭包3层.

0.10*25无碱玻璃丝带平包一层.

前端斜边0.13*255033醇酸片云母带半迭包1层.

0.10*25无碱玻璃丝带平半迭包1层.

后端斜边0.13*255033醇酸片云母带半迭包1层.

0.10*25无碱玻璃丝带平半迭包1层.

3．3．原来的线圈各个截面尺寸

直线部分匝间8.2mm（+/-0.1mm）*25.14mm（+/-0.1mm）

主绝缘10.27mm（+/-0.2mm）*27.40mm（+/-0.3mm）

前端斜边匝间8.2mm（+/-0.1mm）*24.94mm（+/-0.1mm）

主绝缘9.23mm（+/-0.2mm）*26.36mm（+/-0.3mm）

后端斜边匝间8.2mm（+/-0.1mm）*12.47mm（+/-0.1mm）

主绝缘9.23mm（+/-0.2mm）*13.70mm（+/-0.3mm）

3．4．绝缘计算

直线部份匝间宽度8.20mm.

每根导线绝缘后A边8.2/3=2.733mm

A-a=2.733-2.10=0.633mm

（其中云母带0.13*4=0.52mm,松涨量0.11mm）

直线部份匝间高25.14mm.

每根导线绝缘后B边（25.14-0.20-0.40）/2=12.27mm

（其中所垫的柔软云母板0.20mm,上下线之间松涨量0.40mm）

B-b=12.27-11.6=0.67mm

（其中云母带0.13*4=0.52mm,松涨量与不平直度0.12mm）

直线部分主绝缘

宽度10.27-8.20=2.07mm

（其中云母带0.13*4*3=1.56mm,玻璃丝带0.10*2=0.20mm

松涨量和浸漆量0.31mm.平均每层云母带0.10mm）

高度27.40-25.14=2.26mm比宽度多出0.19mm

前端斜边主绝缘

宽度9.23-8.20=1.03mm

（其中云母带0.13*4*1=0.52mm,玻璃丝带0.10*4=0.40mm

松涨量和浸漆量0.11mm.只一层云母带）

高度26.36-24.94=1.42mm比宽度多出0.39mm

后端斜边主绝缘

宽度9.23-8.20=1.03mm与前端一致.

高度13.74-12.47=1.27mm比宽度多出0.24mm

3．5．线圈外形尺寸

直线出槽口长度每端50mm

引线头前端40mm+5mm（下线后割去）

在这40mm内包括绝缘5mm.其余35mm有30mm在并头套内.

后端60mm+5mm（下线后割去）

在这60mm内包括绝缘30mm.其余30mm有25mm在并头套内.

前端轴向长185mm

后端轴向长迭绕190+20mm（20mm为鼻端）

波绕190mm

转角半径R10（最里边）

斜边端面角迭绕上线前28.75度后28.95度

迭绕下线前29.10度后29.20度

4.电枢绕组的热负荷

4．1．导线2.10*11.6截面S=23.9mm#

4．2．电枢电流Ia=5700A

4．3．迭绕组的并联支路对数ad=m*p=2*6=12

迭绕组的并联支路对数ab=ad=12

总的支路数2a=2*（ad+ab）=2*（12+12）=48

4．4．支路电流ia=5700/48=118.75A（迭绕波绕分别算）

4．5．电流密度J1=5700/48/23.9=4.96862A/mm#

4．6．线负荷AS=5700/48*3*4*318/（250*3.1415927）=576.9685A/cm

4．7．热负荷ASJ1=576.9685*4.96862=2866.737

按照电机工程手册P21-38,直流电机第5章<电磁设计>

图21.5-7线负荷与电枢直径的关系,对于Da=250cm,AS可取500-580.现在接近上限,电抗电势将要较高,影响使换向困难.

图21.5-9热负荷与电枢直径的关系,对于本机,ASJ1可取2300-3200.现在为中间偏高.按照说明,转速低的电枢,散热不好,应该取小值.

因此现在ASJ1较高.最好改为F级绝缘.

四.电枢线圈的制作

由于电枢的热负荷较高,原B级绝缘线圈绝缘老化严重.从1969年和1977年两次电枢绝缘损坏事故也看出这一问题.为此要提高电枢线圈的绝缘耐热等级.以适应包钢今后生产的发展需要.

从国外轧钢电动机的绝缘结构看,已普遍向F级和H级过渡.国内也做出了F级的大型直流电机电枢.

为此我们这次大修也要提高到F级以上.根据现在国内能够解决的电磁线和绝缘材料,我们考虑了两种方案.

1.H级绝缘的方案.

1．1.匝间绝缘采用裸铜线包聚酰亚胺薄膜上胶粘带

聚酰亚胺薄膜具有良好的耐热性和很高的介电强度.其耐热性在H级以上.可以在220度以上长期运行.其介电强度最高可以达到19Kv/mm.近年来正在铁路牵引、冶金等电机产品中得到使用.从后来得到的消息,哈尔滨电机厂也在大型F级直流电动机上用聚酰亚胺薄膜上胶粘带作为匝间绝缘.

1．2．线圈成型及做引线头

用裸铜导线按照原电机带来的图纸制造线圈.

导线下料以后,三根并在一起半迭包一层0.20*25的白纱布带,作为成型的保护布带.加包保护布带的导线顶弯（迭绕部份）,劈腿,在胎上敲端部弧形.按图纸要求做出引线头.

在线圈成型以后,把裸铜线表面用细砂布砂光,确保导线没有毛刺.并用酒精擦干净.引线头搪锡.

1．3．包导线绝缘

用蓬莱特种绝缘材料厂生产的0.06*25P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带,每根导线按照图纸规定的包到位置半迭包一层.注意包扎薄膜粘带时要包扎的均匀平整和紧密.特别是导线转角处一定要认真包好.薄膜起头要压紧,完头用胶带纸粘好.

绝缘厚度为0.07*4+0.12（考虑包扎不平）=0.40mm

绝缘前后的导线尺寸为2.10mm*11.6mm/2.50mm*12.0mm

中间一根导线再加包一层0.06*25P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带,平包一层,搭边1-2mm.（迭绕元件的鼻端处改半迭包）

加包的绝缘厚度为0.07*2+0.11=0.25mm

1．4．引线头绝缘

引线头按照图纸要求,加包一层0.06*25无碱玻璃丝带作为保护带.

引线头位置按照图纸.斜边进去25-30mm.要包紧包平整.不能过厚.

1．5．三根导线并在一起,热压匝间

三根导线并在一起,疏包一层0.04*25聚酯薄膜热收缩带.进炉130度下烘半小时,使热缩带收缩把导线箍紧.出炉趁热把引线头上加包的玻璃丝带刷上漆.嘉绝802（F级无溶剂漆）

匝间直线部份热压180度半小时.使聚酰亚胺薄膜上胶粘带层间粘合在一起.（用0.10*25聚四氟乙烯带作为脱模带）

热压以后的直线部分尺寸为

宽度3*（2.50+0.10）+0.25+0.08=8.13mm（原线圈8.20mm+/-0.1mm）

高度12.0+0.25+0.10+0.08=12.43mm（原线圈12.47mm+/-0.2mm）

（式中的0.25mm为中间加包的导线绝缘.0.10mm为松涨量.0.08mm为热收缩带.）都略小于原电机匝间尺寸

端部不热压,每边尺寸为

宽度3*（2.50+0.15）+0.25+0.08=8.28mm（原线圈宽度8.20+/-0.1mm）

高度12.0+0.25+0.15+0.08=12.48mm（原线圈高度12.47+/-0.2mm）

1．6．包主绝缘

1．6．1．直线部份垫5151柔软云母板（原B级为5131）的办法不好操作.

也不可靠.可以采用迭绕元件和波绕元件分别先包,再合在一起统包的办法.

1．6．2．迭绕部份与波绕部份分别半迭包一层0.06*25P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带.绝缘厚度为0.07*4=0.28mm算0.30mm

直线部份的尺寸为

宽度8.13+0.30=8.43mm高度12.43+0.30=12.73mm

1．6．3．端部单独加包一层0.07*256250聚酰亚胺薄膜上胶粘带后的尺寸

宽度8.28+0.30=8.58mm高度12.48+0.30=12.78mm

1．6．4．迭绕与波绕的直线部分与前端合在一起,再加包主绝缘

直线部份包0.06*25P6250聚酰亚胺薄膜上胶粘带一层

和0.14*255450硅有机玻璃云母带两层.

1．6．5．端部

前端统包一层0.07*256250聚酰亚胺薄膜上胶粘带.后端单独包一层0.07*256250聚酰亚胺薄膜上胶粘带.均半迭包.

1．6．6．直线部分截面尺寸

0.14*255450硅有机玻璃云母带两层为0.14*4*2+0.20=1.32mm.

0.10*25无碱玻璃丝带平包一层为0.20mm

绝缘松涨量为0.20mm

直线部分主绝缘的总厚度为1.32+0.20+0.20=1.72mm

绝缘后直线部分的绝缘尺寸

宽度8.43+1.72=10.15mm（原线圈是10.27+/-0.2mm）

高度12.73*2+0.10+1.72=27.28mm（原线圈是27.4+/-0.3mm）

斜边绝缘后的尺寸

0.07*256250聚酰亚胺薄膜上胶粘带半迭包一层为0.30mm.

0.10*25无碱玻璃丝带半迭包一层为0.40mm.

前端绝缘后

宽度8.58+0.30+0.40=9.28mm（原线圈是9.23+/-0.2mm）

高度2*12.78+0.30+0.40=26.26mm（原线圈是26.36+0.2mm）

后端绝缘后

宽度8.58+0.30+0.40=9.28mm（原线圈是9.23+/-0.2mm）

高度12.73+0.30+0.40=13.43mm（原线圈是13.7+0.2mm）

1．7．主绝缘线圈浸漆并热压直线部份

2.F级绝缘的方案.

2．1．导线采用SBEMB-50/155-2Y3FN两层聚酰亚胺薄膜绕包双玻璃丝包线.

此种导线的绝缘性能优于电机工程手册P21-102页,图21.8-2电枢线圈与槽部绝缘结构示例上介绍的单玻璃丝包聚酯亚胺漆包扁铜线.因为本机容量大又重要,因此要求绝缘的可靠性更好.

按照GB7672.6.SBEMB-50/155-2Y3N薄膜绕包线的迭包率为35%,击穿电压为4500V.可以要求薄膜两层都半迭包（50%迭包0.03*4*2=0.24mm）.击穿电压的考核标准可以定为6000V.这样要比手工包薄膜粘带绝缘更好.

单玻璃丝包聚酯亚胺漆包扁铜线的击穿电压只有1800V.

导线外面加涂一层铁锚204胶.作为自粘性漆.以便热压直线部分时导线能较好地粘合在一起.

绝缘导线的尺寸为A边2.10+0.50=2.60mm

B边11.6+0.50=12.10mm

2．2．导线下料线圈成型.

工艺过程与前相同.但是现在已不是裸铜线,是绝缘导线.因此在敲打与弯曲时要更加小心.不要使绝缘破损.

由于迭绕的鼻端顶弯半径很小,要破坏导线绝缘.因此在此处的每匝导线要加包一层0.07*206250聚酰亚胺薄膜上胶粘带.

2．3．线圈引线头的处理和线圈匝间模压工艺与H级方案相同.

2．4．匝间热模压以后的直线部分尺寸为

宽度3*（2.60+0.02）+0.08=7.94mm（原线圈宽度8.20mm+/-0.1mm）

高度12.0+0.10+0.08=12.18mm（原线圈高度12.47mm+/-0.2mm）

都略小于原电机匝间尺寸

2．5．端部不热压,每边尺寸为

宽度3*（2.60+0.15）+0.08=8.33mm（原线圈宽度8.20mm）

高度12.0+0.15+0.08=12.23mm（原线圈高度12.47mm）

2．6．主绝缘

线圈先把迭绕于波绕部份先半迭包一层0.14*255443-1聚酰亚胺薄膜复合粉云母带.

再合在一起,直线部分半迭包两层0.14*255443-1聚酰亚胺薄膜复合粉云母带.前端部半迭包一层.后端部不再加包.

保护布带仍旧是0.10*25无碱玻璃丝带.直线平包一层,端部半迭包一层.

2．7．直线部份热压以后的绝缘厚度,每层三合一带为0.45mm

宽度3*0.45+0.10*2=1.55mm

高度2*0.45（分别包一层）+2*0.45（统包两层）+0.10*2=2.00

直线部份的尺寸为

宽度8.33+1.55=9.88mm（原线圈是10.27+/-0.2mm）

高度2*12.18+2.00=26.36mm（原线圈是27.4+/-0.3mm）

2．8．斜边绝缘厚度

0.14*255443-1聚酰亚胺薄膜复合粉云母带半迭包一层为0.60mm.

0.10*25无碱玻璃丝带半迭包一层为0.40mm.

总共为1.00mm

前端绝缘后

宽度8.33+1.00=9.33mm（原线圈是9.23+/-0.2mm）

高度2*12.23+0.60+0.20+1.00=26.26mm（原线圈是26.36+0.2mm）

后端绝缘后

宽度8.33+1.00=9.33mm（原线圈是9.23+/-0.2mm）

高度12.23+1.00=13.23mm（原线圈是13.7+0.2mm）

3.最后的选择和线圈的试验

由于聚酰亚胺薄膜粘带不能供货.并且硅有机的片云母带也难以供货.决定采用第二个方案.制造线圈.

用此种绝缘结构进行匝间及对地的击穿试验.以检验绝缘的裕度.

匝间击穿试验做到8-10Kv.

对地击穿电压做到17-20Kv.

无论匝间与主绝缘的击穿电压裕度都比较大.因此也选定第二方案.

4.线圈的半成品试验控制

4．1．匝间试验

按照规程规定用220V试灯5秒.

实际用1000V交流直接耐压10秒.全部通过.

4．2．线圈直线部份包薄铜皮做交流耐压

按照规程规定（2.5*Un+2500）=4662.5V

实际用5000V交流直接耐压60秒.全部通过.

四.正式开工前的准备工作--吊装、放置与旋转电枢的方案

1.施工场地

该电枢转子外径Da=2500mm总长6060mm总重52000Kg

而我厂的最大起重量为一台20吨,一台15吨桥式起重机.即使用两台吊车抬,也只能吊起35吨的重物（还要有一个大吊梁）电枢进不了厂.

我厂的烘炉,炉门张开宽度2200mm.深度4200mm.电枢也进不了烘炉.

因此决定在机械总厂的装配跨施工.该处有铁路和50/15吨的桥式起重机.电枢运进和施工都很方便.

2.为了吊运转子,需要用钢板焊接一个不对称的吊装梁.并准备2台10吨的链式起重机.

3.为了在施工时要旋转电枢（拆卸线圈,清理槽,检查换向片,嵌线,环节以及绑扎无纬带到浸漆和烘干都要经常旋转电枢）.因此放置电枢的支架不仅能够承重就行了.还要能使电枢方便轻巧地旋转.为此我们专门设计和制造了一个能使电枢旋转的支架.

3．1．支架的底板用280#工字钢立着,十字交叉焊接而成.纵向用5根长的工字钢.间隔为1M.横向再用短工字钢十字交叉焊接成一个整体.

3．2．利用该电机的一副备品轴瓦作为支承瓦.（因电枢旋转时转速很慢,只用下瓦即可.为了防止下瓦转出,在瓦座上设置压板.）

3．3．利用50mm厚的钢板焊成一对支承瓦座.固定在底板上.瓦座上面预先焊上一个加工出的与瓦背直径相等、宽度一致的半园弧,以支承下轴瓦.同时设置接滴下的润滑油的油槽.供油由上面吊着的油桶用软管滴下就行了.由于转速很低,用油量不大.

3．4．在转轴非传动端原来就有的几个螺孔.（轴调质热处理时安装吊具用的）再次把紧一个园柱齿轮.

3．5．再做一个安置减速机与传动电机的支架.固定在底板上.支架上面固定减速机与拖动电机.减速机的输出轴上的齿轮与电枢轴上把合上的齿轮相咬合.

电机用一台JZR63-1060Kw的绕线式异步机.以便整个装置能够方便地起动与调速.

再配一个临时的电控系统.以操作电枢转动.

这样就完成了可以使电枢方便旋转的工作支架.

4.制作一个两开式,并带吊耳的卡箍.以便把换向器整体卡住吊下.并能够翻转90度,使换向器的升高片向上以前压圈座在平台上.以便全部更换升高片.

5.若需要把铜排整体卡紧,解开V形环.清理铜排的鸽尾部份,则需要做一个紧圈式的卡具.内圈的瓦块用外圈上的螺丝拧紧.

五.电枢绕组的分解

1.记录电机铭牌的各项数据.作为修理试验的依据

2.记录电枢铁心的尺寸和换向器的尺寸.

3.记录电枢槽数和每槽片数.以算出换向片数.

4.记录线圈前后端部的长度.

5.记录绑扎的无纬带和槽楔是否高出铁心.

6.打线圈上所绑扎的无纬带.（可斜着锯开,但要不损伤线圈-若需要用旧线圈时）

7.加热电枢,把槽楔打下（若有槽楔的话）.记录槽楔的尺寸和断面的形状.以便新加工的槽楔与铁心槽的配合紧密.合适的槽楔是在没有线圈时用小锤能打进去.松和过紧都不好.

8.烫开电枢引线与升高片的连接和尾部的线圈并头套.注意焊接方式.

（加套的软钎焊或硬钎焊）,或平板搭接的中频焊或电阻焊.并作记录.

9.加热电枢,抬出旧线圈.应记录:

9．1．线圈形式和各个节距.包括Y1,Y2,YK和槽节距.

9．2．均压线的节距和均压线与线圈的连接.

以上节距及连接虽然按照绕组理论都可以计算出来.但是作为施工人应该养成分解记录的习惯.

9．3．线圈槽内部份与上升高片的引线头的相对关系.（这里若搞错,将影响刷位.若差多了可能造成刷位调节不变.可在铁心槽和对应的换向器片上打记号.）

9．4．根据以上的数据画出电枢绕组展开图.

并与电机厂的图纸尺寸逐一核实.作为嵌线的依据.

10.清理并测量槽尺寸,与图纸核对.以便核算槽内的填充.

六.拆下换向器,全部更换升高片.并进行清理和试验片间及对地.

1.拆下换向器

1．1．把电枢从工作支架上吊下来.以铁心放置在地下搭起的道木墩上.

1．2．松开换向器紧固螺丝以前,要对它与其支架法兰的相对关系作清淅准确的记号.

1．3．换向器片间沟内清理干净.（以免上了卡具以后在试验片间时此处有污物放电打火）

1．4．把换向器