关于化工厂轴流主风机电动机预防性维修

 摘要：轴流主风机在石油化工行业中的应用主要集中在催化裂化、加氢裂化、乙烯裂解、合成氨、煤化工、甲醇制烯烃等关键装置，这些装置通常需要高风量、高压力且运行稳定性要求较高的气体输送系统。其中，催化裂化装置的应用最为典型。本文从MTO（甲醇制烯烃）装置主风机电机预防性维护入手，讲述了石油化工装置中大功率电动机预防性维护的重要性。

关键词：轴流主风机；预防性维护；重要性；

一、前言

在石油化工行业中，轴流主风机主要用于提供高风量、高压力的空气或工艺气体，通常应用于需要大规模气体输送或压缩的装置。除了MTO（甲醇制烯烃）装置外，催化裂化装置（FCCU），加氢裂化装置，乙烯裂解装置也常配备轴流主风机。以MTO主风机为例，轴流主风机是MTO装置核心设备，其作用贯穿整个工艺流程，维持流化床反应器的流态化，驱动反应气体循环，支持催化剂再生，通过调节气体流量和压力，维持反应器和再生器之间的压力平衡，确保工艺稳定，避免气体倒流或压力波动影响反应效率，稳定输送气体可防止工艺异常导致的危险物质泄漏，同时优化燃烧过程减少污染物排放，支持环保运行。

二、基本情况

以下是MTO装置轴流主风机电机参数信息：

电机型号：YKS900-4THWF2  额定电压：10kV   额定功率：8400kW  额定电流：554.8A

额定转速：1485r/min  防护等级：IP55  热分级：155  效率：96.8%  功率因数：0.91

出厂日期：2015年5月  重量：36126kg

MTO装置定于2025年4月停车检修，因前期发现轴流主风机电机转子前、后密封台磨损（图1），和电机生产厂签订了外委维修协议，对主风机电机转子返厂维修。

4月19日转子抽出后，发现定子绕组非负荷侧有一处电晕（图2），负荷侧存在绝缘损伤情况（图3）。与电机厂线上开会讨论，计划现场处理；但考虑主风机是MTO装置核心设备，我们认为简单修复不能满足抗电晕要求，而且现场修复绝缘不是真空工艺；绝缘破损部位特殊，在电机止口。要求电机厂继续找专家分析研究，处理后能满足长期运行。通过与电机厂邮件、电话、视频会议各种途径多日沟通、以及对绕组结构的了解和分析，4月25日电机厂安排的绕组专家现场评估，对本次绕组缺陷处理意见为定子返厂维修。

图1密封台磨损             图2非负荷侧电晕

              图3绕组绝缘损伤

三、缺陷发生经过和分析

4月16日主风机停机，电机厂维修人员入场培训；17日拆除测温探头、位移探头、循环水管、冷却水箱、润滑油管路；18日转子抽出装车返厂。19日检查绕组发现负荷侧8点钟方向槽楔处绝缘破损。

将绝缘破损情况反馈电机厂，分析绝缘破损原因，制定修复方案。现场维修工作继续开展，清洗绕组、清洗冷却器、轴承座、轴瓦。

4月21日试验班根据电机厂邮件反馈处理方案，对电机绕组进行直流耐压试验，试验结果合格（电压25kV，泄漏电流小于20μA）；但直流耐压试验过程中，前两相泄漏电流：10μA、6μA，第三相15μmA偏大（下雨）。

4月22日与电机厂进行线上会议讨论，经过双方共同分析，绝缘损伤创面存在明显毛刺且无放电痕迹，创面延伸位置槽楔亦有损伤，所以断定此创伤为机械损伤。绝缘损伤部位在定子铁芯前端与负荷侧风扇之间位置，与两者相距较大，电机正常运转过程中受轴瓦限位及后轴封盖限制，不可能造成此损伤；非运行中造成损伤。为避免抽芯过程中转子与定子间隙控制不当发生刮擦，此次抽芯工作先将转子负荷侧风扇拆除后，再移动转子从非负荷侧抽出，损伤也非本次抽芯造成。损伤部位发现时积有明显油污，结合上述判断，此绝缘损伤应为电机制造、装配所造成，因时间久远具体原因电机厂已无法明确。

电机厂对高压电动机绕组绝缘的结构进行了技术说明，分析绝缘破损处为表面云母层和防晕层，未损伤绕组扁铜线主绝缘。对损伤情况给出了处理办法，首先清理创面毛刺、用无水乙醇清理创面油污，将云母粉与绝缘漆混合后涂抹在创面修补绝缘，最后使用云母带缠绕包裹固定；创面处理完毕后与其余绕组一同喷涂三防绝缘漆，达到耐高温、防水、防潮气、防腐蚀老化的目的。绕组绝缘处理完毕和转子回装后，分别两次进行绕组绝缘测试、直流耐压试验；对比试验数据。

4月25日根据要求，电机厂安排的绕组专家到现场，一同分析研判，对本次绕组缺陷处理意见为绕组返厂维修。

由于主风机厂房行车额定载重16吨，根据电机厂提供图纸（10000kW标准图），绕组17.6吨；联系600吨汽车吊对绕组称重；结果绕组重量为14吨，当日下午将绕组装车返电机厂。  

四、处理过程

1、转子部分

转子到达电机厂后，进行清洗、烘干；检查铁芯、端环、平衡块是否有松动；对磨损沟槽激光熔覆修复（图4）；对轴修复后表面车床加工；动平衡测试、转子非配合面喷涂三防漆，配合面喷涂防锈油。打包装车运送现场，整个转子修复历时7天。

图4转子密封台激光熔覆

2、定子部分

4月27日晚绕组到达电机厂。次日对绕组进行绝缘电阻检测、直流电阻测试、直流耐压试验；清洗、烘干；第三天对绕组创面修复，剔除一小块槽楔、清理外层、涂刷快干绝缘漆、缠绕云母带、高阻带、玻璃纤维带，恢复槽楔；预烘干后真空浸漆。5月2日烘干结束，返回维修车间，处理漆面、引线、螺栓孔等。5月3月 绕组喷涂三防漆，维修后试验，装车发往现场。

图5剔除一小块槽楔、清理外层        图6绝缘恢复后浸漆前

五、维修后回装

5月4日上午定子到达现场，维修人员对电机外壳内部清理后使用行车卸车，将定子绕组直接吊装进电机外壳固定。将引线伸入接线腔。次日使用行车及工装对转子回装；安装瓦座、负荷侧风扇叶、轴瓦,测量定转子间隙。

5月6日更换冷却器密封垫，安装冷却器、循环水管线、润滑油管线；绕组做直流耐压试验，接线腔检查封盖。

5月7日各专业确认主风机电机具备单试条件，于09:56启机单机试车；

5月12日上午对主风机电机和齿轮箱联轴，经维修中心复核数据；14:08主风机电机带载运行。

六、总结

1、检修的必要性

本次主风机电机“抽芯”检修非常必要；2023年装置检修时发现电机轴与浮动密封圈接触位置处磨痕明显。查阅同类情况处理方法、咨询电机制造商，宜采用“激光熔覆”方法修复。

密封圈处磨损将导致润滑油泄漏，轴承润滑不足，引发摩擦过热甚至“烧瓦”；被磨损的沟槽处会显著削弱轴的局部强度，形成集中应力点，在高负载或交变载荷下可能引发轴承疲劳裂纹；沟槽边缘的毛刺或粗糙表面会进一步划伤密封圈，形成恶性循环，导致密封圈快速失效。

深沟槽会导致密封失效、振动加剧、轴瓦损坏、轴断裂风险，须尽早干预避免恶性事故。

2024年联系电机生产厂技术人员和工艺、设备专业到场勘查是否具备现场维修条件，或整机返厂维修可行性。经过实地勘察，现场不具备修复条件（激光熔覆设备、打磨、动平衡）；从电机铭牌得知电机总重36吨，主风机厂房行车额定载重16吨；即使将冷却器拆除、减去底座重量仍有28吨，超出行车载重范围；如果整机返厂，须大型汽车吊、再将厂房顶棚开孔，不仅工作量和难度陡增，而且也耗费时间增加费用成本；原生产厂建议：电机转子8.6吨，可制作工装，行车配合，将转子抽出返厂维修。

在确定2025年上半年MTO装置有停工检修计划后，2024年10月与电机生产厂签订主风机电机转子外委维修技术协议。

4月18日打开非负荷侧端盖，发现9点钟方向一处电晕，本次定子返厂也一并进行了处理。

转子抽出后发现负荷侧8点钟方向槽楔处绝缘破损。根据绝缘缺陷情况，玻璃纤维带、云母带、高阻带有破损。直流耐压试验合格，整个电机绝缘结构完好，前期电气试验未能发现绝缘隐患；虽然维修前直流耐压试验合格，但破损处绝缘仅剩扁铜线的主绝缘一层，电机已出厂十年，后续运行绝缘劣质化加速，很难保证长期运行。

2、检修的亮点

根据标准图纸，主风机电机转子8.6吨，外加钢板、钢轨、工装小车总重量约10吨；在确定方案后，联系事业部确认主风机厂房二层平台承重，如果不能满足须采取平台加固措施；根据设计院回复，承重可以满足现场施工要求。

转子抽出方向由非负荷侧向东移出电机外壳，主风机电机转子两端均设计可拆卸风扇叶，由于定转子气隙较小，为防止转子抽出过程中刮擦定子，转子抽之前将负荷侧风扇叶做好标记依次拆除，并装箱与转子一同返厂。

转子抽出后，对定子绕组仔细检查，发现负荷侧8点钟方向绕组绝缘有破损，破口为机械损伤、旧伤，非本次抽芯导致。原计划现场通过绝缘漆、云母粉、缠绕云母带、玻璃纤维带，简单处理。考虑破口位置特殊，现场无法深入到槽楔处缠绕；考虑绝缘材料劣质化，现场处理不能满足长期稳定运行。经查阅资料、线上/下开会讨论，决定定子返厂处理。

通过600吨吊车对定子称重，定子+钩索总重15.5吨，确定使用行车起吊定子在额定载重范围内。

定子吊芯前，对12根绕组引出线一一做好标记；落位后按原位置穿线，避免交叉导致电缆受力。

考虑激光熔覆不同材质对振幅值影响，本次返厂激光熔覆未涉及测振带位置。

2、总结经验

检修前应对工器具全面检查，包括行车，不合格工具禁止使用。

检修前联系维修中心记录原始对中数据；检修后复测。

高压电机尤其单台重要电机，应按期开展预防性试验，建立台账，对比每次检修试验数据。

关于高压电动机抽芯检查，原生产厂建议3-4年一次。可根据电机重要程度、各装置特点灵活掌握抽芯时间。

抽芯后目测绝缘变色、碳化点（局部放电痕迹）。

浮动密封圈宜检查一次/年，2-3年更换。

空水冷电机冷却器清洗更换密封条，按规范水压试验。

轴瓦检查按要求涂红丹粉，研磨后检查接触面积大于70%，轴在轴瓦中心位置。

转子回装后，测量定转子气隙，静态不均匀度≤±10%

设备、元件拆除应做好标记，注明先后顺序及正反、前后，按原路回装，防止漏装、错装。

3、检修结果

从4月17日至5月12日，经历26天主风机电机检修完成。

本次检修对轴磨损进行了激光熔覆、车床打磨、动平衡试验；对定子绕组破损进行了局部修复（绝缘漆与云母粉填平、高阻带缠绕、玻璃纤维带缠绕、更换槽楔）、真空浸漆、烘干。经过绝缘检测、直阻测试、直流耐压试验、交流耐压试验，试验数据良好。

回装后单试，带载运行后数据稳定，电气专业持续关注主风机运行状态。

参考文献：

[1] 格雷格C·斯通 伊恩·卡伯特 爱德华A·博尔特 侯赛因·迪兰尼.旋转电机的绝缘-设计、评估、老化、试验、修理[J].机械工业出版社.2016

[2] 马亮、陈剑虹、杨斌、闫晓成.大,中型高压异步电机绝缘隐患的预防与分析[C]//第五届全国石油和化工电气技术大会.2020.
[3]王春华.化工厂旋转机械主要故障测量分析[J].化工安全与环境, 2016(23):2.