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故障檢修與技術(shù)維護 |
康明斯發(fā)電機故障檢查和維修方法 |
摘要：在康明斯柴油發(fā)電機組內(nèi)的眾多零部件和設(shè)備總成來說，康明斯公司生產(chǎn)的斯坦福交流發(fā)電機占據(jù)著除發(fā)動機外的最重要位置。因此，如何在前期便準確預(yù)測發(fā)電機的故障發(fā)生類型和幾率是保證后期能快速排出故障的關(guān)鍵。本文中列舉的國內(nèi)外優(yōu)秀發(fā)電機維修方法為康明斯用戶帶來了福音，讓康明斯發(fā)電機使用壽命和工作效率得到了極大的優(yōu)化。
一、發(fā)電機檢查方法
1、永磁機定轉(zhuǎn)子檢查
（1）永磁機定子
永磁機定子線圈的三個抽頭可采用歐姆檔檢測，阻值在4-6歐姆之間，而且抽頭應(yīng)與地絕緣，定子線圈損壞一般采用重繞線圈的方式予以檢修，也可予以全部換新。
（2）永磁機轉(zhuǎn)子
永磁機轉(zhuǎn)子在電球軸承、軸承座磨損嚴重時，會出現(xiàn)永磁機轉(zhuǎn)子軸脫落的現(xiàn)象，此時必須將電球的軸承，軸承座予以換新（軸承座也可進行鑲套檢修），并更換新的永磁機轉(zhuǎn)子。
2、勵磁機定轉(zhuǎn)子檢查
（1）勵磁機定子
勵磁機定子線圈可采用歐姆檔檢測，阻值一般在12-30歐姆之間，而且線圈必須與地絕緣。其外形三維圖如圖1所示。
（2）勵磁機轉(zhuǎn)子
勵磁機轉(zhuǎn)子上安裝有6枚二極管，可采用萬用表對二極管進行檢測。二極管擊穿后，發(fā)電機輸出電壓不正常。注意這6枚二極管有正負之分，不能裝錯。
3、主定轉(zhuǎn)子檢查
（1）主轉(zhuǎn)子
其結(jié)構(gòu)如圖2所示。 主轉(zhuǎn)子線圈在匝間絕緣不良或負載過高時會引起匝間短路現(xiàn)象，此時絕緣漆有局部剝落或燒黑的現(xiàn)象，此主轉(zhuǎn)子線圈子必須予以報廢或重繞。這種情況下運行，會出現(xiàn)低負載時電壓穩(wěn)定，大負載時電球無電壓輸出。
（2）主定子
主定子線圈的電阻值在0.2-0.5歐姆之間，主轉(zhuǎn)子線圈的電阻值在1.0-2.0歐姆之間，主定子的硅鋼若發(fā)生擊穿或燒熔的現(xiàn)象，建議對該電球予以報廢。
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圖1 斯坦福發(fā)電機勵磁機定子三維圖 |
圖2 發(fā)電機主轉(zhuǎn)子總成結(jié)構(gòu)圖 |
4、絕緣檢查
普通的就機檢查一般采用手持式絕緣電阻測試儀（如圖3所示），專業(yè)發(fā)電機廠家可采用專業(yè)絕緣測試系統(tǒng)（如圖4所示）。
（1）在相近試驗條件（溫度、濕度）下，絕緣電阻值降低到歷年正常值的1/3 以下時，應(yīng)查明原因，設(shè)法消除。
（2）各相或各分支絕緣電阻值不平衡系數(shù)不應(yīng)大于2。
（3）吸收比或極化指數(shù)：瀝青浸漆及烘卷云母絕緣吸收比應(yīng)不小于1.3或極化指數(shù)不應(yīng)小于1.5；環(huán)氧粉云母絕緣吸收比不應(yīng)小于1.6或極化指數(shù)不應(yīng)小于2.0。
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圖3 手持絕緣電阻測試儀 |
圖4 發(fā)電機內(nèi)部電阻專業(yè)測試系統(tǒng) |
5、泄漏電流測量
發(fā)電機泄漏電流變化曲線如圖5所示，試驗接線如圖6所示。
（1） 修前試驗施加2.5Un；
（2）各相泄漏電流的差別不應(yīng)大于最小值的100％；
（3）最大泄漏電流在20μA以下者，相間差值與歷次試驗結(jié)果比較，不應(yīng)有顯著的變化；
（4）泄漏電流不隨時間的延長而增大。
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圖5 發(fā)電機泄漏電流變化曲線 |
圖6 發(fā)電機泄漏電流測量試驗接線圖 |
6、定子繞組交流耐壓
應(yīng)在停機后清除污穢前熱狀態(tài)下進行，分相施加電壓1.5Un，1分鐘通過。
7、定轉(zhuǎn)子氣隙測量
沿水平與垂直方向取四點進行測量，其氣隙磁場和氣隙偏心示意圖分別如圖7和圖8所示。
（1） 用千分尺測量定轉(zhuǎn)子氣隙：
用千分尺測量定轉(zhuǎn)子氣隙非常簡單，只要將千分尺放在定子和轉(zhuǎn)子之間，就可以精確測量出定轉(zhuǎn)子氣隙的大小。
（2）用鋼尺測量定轉(zhuǎn)子氣隙：
用鋼尺測量定轉(zhuǎn)子氣隙的精度要比用千分尺要高，它可以幫助確定定轉(zhuǎn)子氣隙的精確值。
（3） 用電子游標測量定轉(zhuǎn)子氣隙：
用電子游標測量定轉(zhuǎn)子氣隙的精度可以達到0.01毫米，是千分尺和鋼尺無法比擬的。它可以準確測量出定轉(zhuǎn)子氣隙的大小，因此，是電機定轉(zhuǎn)子氣隙測量的最佳選擇。
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圖7 發(fā)電機定轉(zhuǎn)子氣隙磁場示意圖 |
圖8 發(fā)電機轉(zhuǎn)子氣隙偏心 |
二、故障處理
1、發(fā)電機不發(fā)電
（1）檢查自動電壓調(diào)節(jié)器及控制器保險絲是否燒斷。
（2）測量F+、F-電線是否斷路。
（3）啟動柴油機，測量PMG發(fā)電機兩電線是否發(fā)電。
（4）調(diào)整自動電壓調(diào)節(jié)器上的電壓。
（5）拆下自動電壓調(diào)節(jié)器上的F+，F(xiàn)-電線，用12DC電瓶給磁場供電。
（6）轉(zhuǎn)子二極管壞
2、發(fā)電機帶載時電壓下降
（1）調(diào)整自動電壓調(diào)節(jié)器的STAB（穩(wěn)定控制旋鈕）。
（2）自動電壓調(diào)節(jié)器故障。
（3）勵磁機的二極管故障。
（4）發(fā)電機超負荷運轉(zhuǎn)。
3、發(fā)電機空載時電壓不穩(wěn)定
（1）調(diào)整自動電壓調(diào)節(jié)器的STAB（穩(wěn)定控制旋鈕）。
（2）自動電壓調(diào)節(jié)器故障。
（3）柴油機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。
（4）勵磁機故障。
4、發(fā)動機帶載時頻率下降
（1）柴油油管是否堵塞。
（2）柴油或空氣濾清器堵塞。
（3）調(diào)速器需調(diào)整或其故障。
（4）發(fā)動機超負荷運轉(zhuǎn)。
（5）發(fā)動機動力不足。
5、中性線對地有異常電壓
（1）正常情況下，由于高次諧波影響或制造工藝等原因造成各磁極下的氣隙不均、磁勢不等而出現(xiàn)的很低電壓，若電壓在一至數(shù)伏，不會有危險，不必處理。
（2）發(fā)電機繞組有短路或?qū)Φ亟^緣不良，導(dǎo)致電設(shè)備及發(fā)電機性能變壞，容易發(fā)熱，應(yīng)及時檢修，以免事故擴大。
（3）空載時中性線對地?zé)o電壓，而有負荷時出現(xiàn)電壓，是由于三相不平衡引起的，應(yīng)調(diào)整三相負荷使其基本平衡。
6、發(fā)電機端電壓過高
（1）與電網(wǎng)并列的發(fā)電機電網(wǎng)電壓過高，應(yīng)降低并列的發(fā)電機的電壓。
（2）勵磁裝置的故障引起過勵磁，應(yīng)及時檢修勵磁裝置。
7、定子繞組絕緣擊穿、短路
（1）定子繞組受潮
對于長期停用或經(jīng)較長時間檢修的發(fā)電機、投入運行前應(yīng)測量絕緣電阻，不合格者不準投入運行。受潮發(fā)電機要進行烘干處理。
（2）質(zhì)量原因
繞組本身缺陷或檢修工藝不當(dāng)，造成繞組絕緣擊穿或機械損傷。應(yīng)按規(guī)定的絕緣等級選擇絕緣材料，嵌裝繞組及浸漆干燥等要嚴格按工藝要求進行。
（3）繞組過熱
絕緣過熱后會使絕緣性能降低，有時在高溫下會很快造成絕緣擊穿。應(yīng)加強日常的巡視檢查，防止發(fā)電機各部分發(fā)生過熱而損壞繞組絕緣。
（4）絕緣老化
一般發(fā)電機運行15~20年以上，其繞組絕緣老化，電氣性能變化，甚至使絕緣擊穿。要做好發(fā)電機的檢修及預(yù)防性試驗，若發(fā)現(xiàn)絕緣不合格，應(yīng)及時更換有缺陷的繞組絕緣或更換繞組，以延長發(fā)電機的使用壽命。
（5）異物進入
發(fā)電機內(nèi)部進入金屬異物，在檢修發(fā)電機后切勿將金屬物件、零件或工具遺落到定子膛中；綁緊轉(zhuǎn)子的綁扎線、緊固端部零件，以不致發(fā)生由于離心力作用而松脫。
（6）過大電壓擊穿：
① 線路遭受雷擊，而防雷保護不完善。應(yīng)完善防雷保護設(shè)施。
② 誤操作，如在空載時，將發(fā)電機電壓升得過高。應(yīng)嚴格按操作規(guī)程對發(fā)電機進行升壓，防止誤操作。
③ 發(fā)電機內(nèi)部過電壓，包括操作過電壓、弧光接地過電壓和諧振過電壓等，應(yīng)加強繞組絕緣預(yù)防性試驗，及時發(fā)現(xiàn)和消除定子繞組絕緣中存在的缺陷。
表1 康明斯（斯坦福）交流發(fā)電機故障查詢表
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故障
現(xiàn)象
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故障原因
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檢查及處理方法
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不能發(fā)電
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接線錯誤
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按線路圖檢查、糾正
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剩磁消失或太低
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用蓄電池對繞組磁場充電，正極接X，負極接XX
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主發(fā)電機磁場繞組或勵磁繞組斷線等嚴重缺陷
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用萬用表測量相應(yīng)繞組電阻，若為無限大，應(yīng)予接通；若電阻為零，更換或處理線圈
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主發(fā)電機定子或勵磁機繞組斷線旋轉(zhuǎn)硅整流元件擊穿短路，正反向均導(dǎo)通
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用萬用表測量電阻為無窮大時，應(yīng)予接通
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無刷發(fā)電機勵磁整流器板上的整流二極管V2開路或續(xù)流二極管V1短路
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打開出線盒，用萬用表測量，V2正反向電阻均為無限大或V1正反向電阻無限小時，更換此元件
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空載電壓太低或太高
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轉(zhuǎn)速太低或太高
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調(diào)整轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速
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勵磁繞組局部短路
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勵磁機勵磁繞組電流很大；勵磁繞組嚴重發(fā)熱且振動大；勵磁繞組直流電阻較正常值小得多。應(yīng)更換線圈
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續(xù)流二極管V1開路
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打開出線盒蓋，用萬用表測V1正反向電阻均為無限大，應(yīng)更換此元件
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旋轉(zhuǎn)整流元件故障
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打開后機蓋的后蓋板，斷開F1或F2接頭，用萬用表測量硅旋轉(zhuǎn)元件。若正反向電阻不符合二極管特性要求時，更換損壞元件
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自動電壓調(diào)節(jié)器上可控硅短路(電壓會過高)或可控硅開路(電壓會過低)
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以上檢查均正確時，可更換可控硅元件
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自動電壓調(diào)節(jié)器損壞、電壓過低
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更換自動電壓調(diào)節(jié)器
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發(fā)電機過熱
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發(fā)電機過載
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減少負載至不超過銘牌額定值
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負載功率因數(shù)低
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調(diào)整負載使勵磁電流不超過額定值
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轉(zhuǎn)速太低
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調(diào)整轉(zhuǎn)速至額定值
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電機通風(fēng)道阻塞
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排除阻塞物
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發(fā)電機繞組有部分短路
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找出短路，糾正或更換線圈
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軸承過熱
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軸承磨損過度
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更換新軸承
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潤滑脂牌號不對或油脂有雜質(zhì)或裝得過多
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用煤油清洗后，按規(guī)定牌號更換油脂，數(shù)量為軸承室容量的1/2—1/3
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與原動機對接不好
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檢查二機同軸度并予調(diào)整至符合要求
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發(fā)電機振動大
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與原動機對接不好
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校正對中
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轉(zhuǎn)子動平衡不好
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校正動平衡
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原動機振動
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檢查原動機
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軸彎曲
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校正軸
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主發(fā)電機勵磁繞組短路
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找出短路點予以修復(fù)或更換繞組
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總結(jié)：
交流發(fā)電機的構(gòu)造很復(fù)雜，屬于電氣設(shè)備，其對維修人員的專業(yè)性要求非常高。由于一般用戶的操作人員技術(shù)水平和專業(yè)能力有限，大部分故障是維修不了的，正確的做法是聘請專業(yè)的電氣工程師來故障現(xiàn)場進行有效處理 。
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