惡劣工況環(huán)境下電機定子清洗技術(shù)研究

張 震，毛曉軍，黃海軍

（1.中車株洲電機有限公司，株洲 412001；2.中國電器科學(xué)研究院有限公司 工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室，廣州 510663）

惡劣工況環(huán)境下電機定子清洗技術(shù)研究

張 震1，毛曉軍1，黃海軍2

（1.中車株洲電機有限公司，株洲 412001；2.中國電器科學(xué)研究院有限公司 工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室，廣州 510663）

主要針對運行在惡劣工況條件下的電機定子清洗的方法進行探討。通過采用恒溫浸泡式清洗工藝對定子線圈的油污灰塵進行清洗，有效解決了定子線圈清洗的難題。

線圈；絕緣；浸泡驗

概況

本文所涉及的電機主要應(yīng)用于高速、重載列車上，由于電機在各種惡劣工況環(huán)境下運行多年后，定子線圈表面積累了大量灰塵污垢等難以清理，且電機定子線圈的絕緣效果也在逐步降低，這將影響電機整體性能狀態(tài)。因此需要研究合適的清洗方式，有效清除定子線圈的灰塵污垢，保障定子線圈絕緣性能的穩(wěn)定。

1 現(xiàn)狀分析

由于電機在正常運行過程中，一般情況下采用強制通風(fēng)冷卻，而電機所處工作環(huán)境較為惡劣，在工作時空氣中灰塵會隨之卷入到電機中，此時定子線圈溫度高，灰塵極易吸附至線圈上，通過長時間積累后，灰塵污垢會逐漸固化，附著在定子線圈表面。在工作時，線圈溫度由內(nèi)向外進行傳遞，由于表面大量灰塵形成的固化層會阻礙熱量向外傳遞，電機通電過程中線圈產(chǎn)生的熱量不易散出，會造成熱量集中，線圈溫度會隨之上升，局部溫度過高，持續(xù)高溫下的線圈絕緣壽命將會有所下降，線圈老化將加劇[1]，從而影響電機使用壽命。

2 工藝研究

電機經(jīng)過一段時間運行后，會定期對電機進行維護保養(yǎng)，而常規(guī)的維護是對定子線圈進行徹底吹掃，只能去除表層的灰塵[2]。長時間累積后采用普通的方法難以進行清理，通過前期熱水噴淋、超聲波清洗、熱水浸泡等多種清洗方式進行對比驗證后，根據(jù)清洗效果采用BJ-2019E清洗劑對定子進行熱水浸泡處理，考慮到不破壞定子絕緣效果，需要對清洗劑進行絕緣影響分析驗證。

2.1 清洗劑影響分析

BJ-2019E系弱堿型清洗劑，具有高效、低泡、防銹等性能。為了模擬定子清洗后的表面殘留對浸漬漆的影響，在浸漬漆中添加一定量的清洗劑，然后通過浸漬漆的貯存穩(wěn)定性和凝膠時間等試驗來驗證清洗劑對浸漬漆的影響。具體如下：

1）首先取樣1g清洗劑置于500 ml的容器中，并置于烘箱內(nèi)進行烘焙。然后將環(huán)氧酸酐浸漬漆進行預(yù)熱，然后向容器內(nèi)分別加入500 g的浸漬漆，并攪拌均勻。經(jīng)過清洗并漂洗后，通過取樣檢測，浸漬漆表面清洗劑含量大概為0.1 %。

2）將漆餅分別浸泡于水和BJ-2019E清洗劑溶液中，待穩(wěn)定一段時候后檢測其擊穿場強和介質(zhì)損耗情況，結(jié)果如表1所示。

通過對比發(fā)現(xiàn)BJ-2019E清洗劑溶液對漆餅的電氣性能影響與水相當(dāng)，即BJ-2019E清洗劑溶液對電機定子漆膜的影響可忽略。

3）將漆餅分別儲存在水和BJ-2019E清洗劑溶液中，進行穩(wěn)定性試驗檢測，結(jié)果如表2所示。

對比BJ-2016E清洗劑溶液與水（基準(zhǔn)試樣）的凝膠時間貯存結(jié)果，前者粘度相比于水增大4 %，其變化較小，說明清洗劑不會對浸漬漆的凝膠時間產(chǎn)生不良影響。

通過上述實驗檢測與分析，從漆的關(guān)鍵電氣性能和工藝參數(shù)兩方面來看，BJ-2019E水基中性清洗劑經(jīng)過既定的工藝使用過程，不會對環(huán)氧酸酐浸漬漆產(chǎn)生明顯不良影響，可以用于電機的清洗作業(yè)。

表1 漆餅試驗結(jié)果

表2 浸漬漆貯存穩(wěn)定性試驗結(jié)果

2.2 清洗工藝研究

在浸泡式清洗過程中，浸泡時間、溫度控制和清洗方式對電機定子線圈的清洗效果影響較為關(guān)鍵。

2.2.1 浸泡時間的控制

1）含清洗劑浸泡

浸泡時間的長短對定子絕緣性能的影響較為明顯，當(dāng)浸泡時間較長時，高溫?zé)崴畷饾u滲入到線圈內(nèi)部，線圈中會積累一定的潮氣，通過增加烘潮干燥工藝時間后也難以除去，將會造成定子線圈絕緣性能偏低。當(dāng)浸泡時間較短時，清洗劑中表面活化劑與油漬的反應(yīng)時間不足，定子線圈的清洗潔凈效果往往不能滿足要求。因此浸泡時間的控制尤為重要，通過前期定子線圈清洗的經(jīng)驗，結(jié)合當(dāng)前定子的狀態(tài)，通過采用多組不同定子浸泡時間后的對比驗證，發(fā)現(xiàn)定子浸泡時間控制在30 min左右整體效果相對較好，絕緣性能能夠達到預(yù)期要求。

2）不含清洗劑浸泡

本工藝包括初洗和漂洗的浸泡，初洗主要是初步去除電機定子外表層的部分油漬與灰塵，同時減少對后續(xù)清洗劑的使用量，降低成本；漂洗主要用來進一步清理定子表面及線圈上殘留的清洗劑?；谇逑丛囼灥男Ч妥鳂I(yè)效率考慮，將初洗和漂洗的浸泡時間控制在10～15 min為宜。

2.2.2 風(fēng)槍氣壓的控制

由于定子線圈表面有一層浸漬漆（絕緣漆）和一層表面漆，表面漆主要起到絕緣防護的作用，由于電機運行時間較久，表面漆附著力也逐漸減弱，清洗壓力過大將會加快定子線圈表面漆的脫落，當(dāng)失去外層表面漆的保護后，由于清洗時溫度較高，潮氣會進入到浸漬漆以及線圈中，從而影響定子的絕緣效果。

因此在清洗時需要盡量避免對浸漬漆和表面漆的破壞，要加強對定子線圈清洗時的壓力控制。綜合國內(nèi)外對定子線圈清洗方法，同時進行對比分析，將清洗壓力控制在3 MPa以內(nèi)為宜。

2.2.3 溫度控制

由于清洗劑中活性因子在60～75 ℃時作用最明顯，在浸泡清洗過程中需要控制水溫在此范圍內(nèi)，使清洗的效果達到最優(yōu)。因此在浸泡時，工藝過程采用恒溫加熱設(shè)備來清洗槽的溫度在此范圍內(nèi)，從而有效發(fā)揮清洗劑的效果。

2.3 工藝驗證

選取6組樣品電機定子進行驗證，通過前期優(yōu)化的電機定子清洗方法，將電機定子清洗主要分為初洗、含清洗劑浸泡和漂洗三個過程，采用恒溫加熱設(shè)備分別對初洗、浸泡和漂洗槽進行加熱，然后再進行烘潮。具體如下：

1）初洗：當(dāng)恒溫加熱設(shè)備的溫度達到預(yù)定要求后，將定子吊運至初洗槽內(nèi)進行浸泡（不添加清洗劑），并保持恒溫，浸泡時間為10～15 min。初次浸泡后，用工具刷逐槽清理掉定子上容易清理掉的油漬與灰塵。

2）浸泡：待初次清洗完成后，向浸泡槽內(nèi)注入適量BJ-2019E水基中性清洗劑。將定子放入至浸泡槽內(nèi)，浸泡時間控制在30 min左右。在熱水浸泡過程中，清洗劑中活化因子與電機定子線圈表面固化的灰塵污垢發(fā)生作用，逐漸將表層灰塵污垢溶解，同時向灰塵污垢內(nèi)部進行滲透，減少灰塵污垢自身顆粒之間的結(jié)合力，以及與線圈外表層的吸附力。待浸泡完成后，采用高壓風(fēng)槍初步逐槽清理掉在定子線圈上的油漬與灰塵，然后再采用工具刷等進行輔助清理。

3）漂洗：將定子轉(zhuǎn)至漂洗槽內(nèi)，浸泡的時間為10～15 min，然后采用高壓風(fēng)槍吹掃定子表面及線圈，除掉定子表面及線圈上殘留的清洗劑。

4）烘潮：由于電機定子通過三次熱水浸泡后，部分潮氣透過電機定子線圈表層進入到絕緣漆層，將直接影響到電機定子絕緣的好壞。為保障電機定子絕緣效果，需要對電機定子進行烘潮處理，將潮氣從線圈中除去，保證電機定子徹底得到干燥，烘潮的時間與溫度根據(jù)具體情況而定，考慮銹蝕情況，建議定子清洗后等待烘潮的時間不宜過長。

2.4 試驗檢測

通過上述清洗方式完成對電機定子的清洗及烘潮后，采用兆歐表分別對電機定子繞組進行絕緣電阻測量，然后對電機定子依次進行介質(zhì)損耗檢測。結(jié)果詳見表3所示。

通過試驗檢測對比分析，6組樣品電機定子通過清洗烘潮后其絕緣電阻值在200～300 MΩ之間，滿足要求；同時樣品電機定子在1 000 V電壓下的介質(zhì)損耗值tanδ均低于5 %，在合格范圍內(nèi)。通過此清洗方法電機定子絕緣性能能夠滿足使用要求，可以進行推廣。清洗后的電機定子外觀效果對比如圖1、圖2所示，定子表面質(zhì)量完全滿足二次浸漆的要求。

表3 定子絕緣試驗檢測結(jié)果

圖1 清洗前電機定子

圖2 清洗后電機定子

3 結(jié)語

1）通過對電機定子清洗劑的各項試驗研究分析，結(jié)果顯示此清洗劑對電機定子絕緣沒有明顯影響，同時具有低泡性，有利于現(xiàn)場實際操作，減少了對環(huán)境的影響。

2）采用恒溫浸泡的方式，同時結(jié)合風(fēng)槍水循環(huán)進行清洗，可以有效去除電機定子表面固化的灰塵污垢。

3）通過對烘潮完的電機定子進行絕緣試驗檢測，其結(jié)果表明電機定子的絕緣滿足實際運用要求。

[1]任文娥.變頻牽引電機線圈絕緣電老化規(guī)律的研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報, 2012,46(12)：74-77.

[2]杜培華.發(fā)電機繞組油污的清洗和防漏油措施[J].電力安全技術(shù), 2007, 9(10)：40-41.

張震，男，1986年2月生，漢族，湖北黃岡人，碩士研究生，機械電子工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事電機工藝技術(shù)研究工作

Cleaning Technology Research on the Motor Stator Running Under the Condition of Extreme Environment

ZHANG Zhen1, MAO Xiao-jun1, HUANG Hai-jun2
(1.CRRC Zhuzhou Electric Co., Ltd., Zhuzhou 412001; 2.State Key Laboratory of Environmental Adaptability for Industrial Products, China Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663)

This paper mainly researches the cleaning methods on the motor running under the condition of extreme environment. Cleaning oil and dust pollution on the stator coil by the constant temperature soaking, and the difficult problem of the stator coil cleaning is effectively solved.

coil; insulation; soak

TM307

A

1004-7204（2017）02-0066-04