大功率防爆高速同步电机无刷励磁机冷却系统改进

蒲 斌 石耕睿 杨福超 蒋 森

国家管网集团西部管道公司, 新疆 乌鲁木齐 830013

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长输管道天然气压缩机按驱动方式分为燃驱压缩机和电驱压缩机[1-2],近年来随着供电网络的发展及电驱压缩机组(以下简称电驱机组)抗晃电性能的提升[3-4],电驱机组具备效率高、运维成本低、可靠性高的特点[5-7],长输管道国产大功率防爆高速同步电机(以下简称国产同步电机)的应用日渐广泛[7]。2012年国产20 MW级电驱离心压缩机组在西气东输管道高陵压气站开始工业化运行,之后国产同步电机开始逐渐应用,不断发展壮大[8-9]。

国家管网集团西部管道公司(以下简称西部管道公司)在日常运行中对所辖范围内17台国产同步电机的无刷励磁机(以下简称励磁机)旋转整流二极管(以下简称二极管)进行测试统计,大量二极管性能下降,多台某13 MW国产同步电机运行过程中励磁机中的二极管失效,造成电驱机组不能运行。对失效二极管进行拆解发现元件表面表现出明显的铝迁移现象,铝金属的电迁移服从Black公式[10-12],排除产品质量因素外,可知是由于二极管工作环境温度高降低了其平均使用寿命,最终导致二极管失效。

经过对某13 MW国产同步电机励磁机现场运行温度的跟踪测量可知,其旋转整流盘外罩处运行温度达到了110 ℃,旋转整流盘运行环境温度高，缩短了二极管的使用寿命。长输管道电驱机组的使用环境按照危险区域划分为2区,按照GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境设备通用要求》(以下简称GB/T 3836.1—2021)规定,同步电机的防爆温度等级为T4,最高表面温度为135 ℃。……