船舶电机的绝缘问题处理探究

张在龙，陈建峰

(青岛北海船舶重工有限责任公司，山东青岛 266520)

船舶电机在运行过程中会出现各种各样的故障，导致其工作性能降低和丧失，造成故障的原因是多方面的，包括机械和电气等方面的原因，这与电机本身的结构、质量、工作环境、使用状况等因素有着密不可分的关系。在维修船舶电机时要根据其故障现象，认真观察分析研究，找到故障原因才能对症下药，以提高船舶电机的修理质量。

通常情况下，电机的修理分为大修、中修、小修，其项目包括电机拆装试验，绕组重绕，绕组及铁芯的检查修理，转子检查修理，烘烤浸漆及绝缘处理，转轴、风扇、滑环、端盖、机壳、接线端子、引线的检查修理，轴承的更换等。主要是对电机的机械、电气部分进行维修和保养，其中电气绝缘问题的处理是电气维修和保养的一项主要内容。在这里，对电机绝缘电阻低、造成此问题的原因以及如何处理的工艺方法作初步的总结和探究。

1 电机绝缘电阻低原因调查分析

由于船舶电机的工作环境相对恶劣，造成其绝缘破环的原因复杂多样。由于工作中长期承受高温、高湿、高盐雾、粉尘、油雾、烟雾的侵蚀，受振动、冲击等机械作用的破环，电机的绝缘材料不断地龟裂、老化。电机一直在使用状态下或处于干燥的环境中绝缘电阻值一般能符合要求，如果长时间停机或在空气湿度超过80%时绝缘值会急剧下降，这也就是7、8月份进厂修理的船舶其电气系统易出现绝缘问题的原因。特殊情况下受水喷溅或浸泡时，绝缘电阻会大幅降低，多数会降至0，特别是海水进入时对电机的绝缘材料和硅钢片等结构破坏更加严重，处理不及时或不妥当往往需要更换绕组甚至会导致电机的报废，造成较大损失。

2 电机绝缘问题处理的工艺要求

电机解体后，首先检查接线的绝缘子是否有碳化现象，导线的绝缘套管是否需要更换。其次要对电机进行清洗，将进入的粉尘、油污、盐分等杂质清洗干净，然后在电机绝缘等级要求的温度下进行烘烤干燥。烘烤过程中每2 h测量1次绝缘电阻值并做好记录曲线，直到绝缘值大于2 MΩ且持续6 h绝缘电阻值不再变化方可出炉，清洗后烘干时间不少于24 h。若烘烤3～4 h后，绝缘电阻值仍不上升应停止烘烤，待铁芯冷却至常温后继续烘烤或查找原因重新处理。达到工艺要求后可进行浸漆作业，浸漆作业时电机需冷却至60～80℃。目前，我公司采用A30－11B(B级)和Z30－12F(F级)两种绝缘漆，粘度要求为伏特杯四号粘度计，环境温度20℃时22～30 s。A30－11B(B级)烘干温度级为120～130℃，浸漆后烘干8～10 h;Z30－12F(F级)烘干温度级为145～155℃，浸漆后烘干12～16 h。在烘烤初期，炉温的温升一般控制在30℃/h以下为宜，经浸漆处理后的电机绝缘电阻值应大于2 MΩ。

3 绝缘材料和清洗材料

常用的绝缘材料有:绝缘漆、玻璃丝层压绝缘板、酚醛树脂层压绝缘板、无石棉合成材料、人造云母、陶瓷绝缘子、陶瓷套管、塑料管、玻璃丝绝缘套管、热缩管等。

传统的清洗材料有:酒精、汽油、四氯化碳等有机溶剂。此类材料对油污、灰尘、碳粉之类的杂质清洗效果比较理想，但具有腐蚀性，会在一定程度上损坏电机的绝缘材料，而且对氯化钠、氯化镁等无机盐不起作用。另外酒精、汽油属易燃易爆物品，安全性较差，四氯化碳毒性大，对人员健康有伤害，所以此类材料不再继续推广使用。

目前推广使用的呈化学中性和电中性的表面活性清洗剂包括:DS－25、SS－25、SE－50、ME－911等。我厂采用的DS－25无水清洗剂对浮尘、积碳、油污、粉尘等一般污染物，在污染不太严重的情况下采用冲洗的方法清洗效果较好，还可以减少第一次进炉烘烤的时间，而且耐压性能优良，挥发性好基本无残留，毒性低，实用效果很好。污垢较多的电机可采用801或105中性水基清洗剂溶液，通过锅炉加热至80～90℃采用喷射洗涤的方法进行清洗，设备采用德国产C13－180型高压热水清洗机，喷头出口压力约12～15 MPa。

4 电机绝缘处理工艺探究

待修电机绝缘问题的处理过程中，首先要考虑检查其接线绝缘板及引线绝缘护套是否良好，特别是机舱风机等引线较长的电机，由于振动和摩擦，引出线在其机壳附近极易损坏，解体后需重点检查此处，妥善处理，防止回装后带来不必要的麻烦。

其次主要解决绕组的绝缘问题，电机绝缘处理的关键在于绕组清洗，要采用合适的清洗材料和合理的清洗方法，才能彻底除去引起电机绝缘电阻降低的粉尘、油污、泥沙、金属碎屑、积碳以及老化脱落的绝缘层等有害杂质，达到最佳绝缘效果，然后是干燥烘烤并全程监控记录绝缘电阻的变化，阻值曲线应符合工艺要求，最后浸漆再烘干以保养和加强绕组绝缘材料。

电机在解体后一般采用801或105水基清洗剂进行清洗，清洗剂按1∶10的比例用水稀释后使用，通过虹吸作用加至80～90℃ (经清洗锅炉加热)的水中，再经喷枪喷射洗涤电机。此清洗剂溶液呈化学中性、对绝缘材料无腐蚀性、安全性好、去污能力强、工艺简单、操作方便、经济实用、效果理想，用此法洗涤后必须再用清水冲洗干净方可烘烤。但此方法对表面污油干固的电机洗涤效果较差，例如:电机轴承油封损坏润滑油大量进入电机绕组，受油污长期污染的开启式电机绕组等，采用此方法很难清洗干净，最好采用DS－25等电气设备清洗剂用压缩空气喷射或毛刷蘸洗电机绕组，清洗效果比较理想。

DS－25、SS－25、SE－50、ME－911是近几年来推广使用的安全高效的清洗剂，此类清洗剂耐压25 kV，可在工作现场采用压缩空气喷射法、浸泡法直接清洗电气设备，清洗时可不必全部拆卸设备，特别是可以清洗因故不能断电的电气设备(直流或高压电机不能带电作业)，安全可靠操作简便，对提高电机绝缘电阻值效果明显，可广泛应用。使用这类清洗剂时，现场要注意通风换气且远离火源，压缩空气要经干燥过滤器使其不含水分，空气湿度在70%以上。清洗完毕需采取干燥措施，如挂红外烤灯去湿或开电加热器去潮，另外在工作现场采用此方法易在电机底部绕组积垢，若要达到最佳效果需要解体清洗。

海水浸泡的电机，采用90℃以上的清水浸泡清洗，循环清洗的方式效果最佳，清洗前先用喷枪将电机内的泥沙等杂物冲洗干净，清洗时先进行流动冲洗2 h左右，再改用循环水洗涤以减少浪费。清洗时要让清水在清洗槽内循环流动，10 min左右改变一次水流冲洗方向以增强洗涤效果，至少需要更换3次热水，使电机内部的无机盐充分溶解在水中。第1次浸泡冲洗3 h以上，并清除漂浮在水面的污油和水底的其他杂质，第2次冲水洗涤7 h以上，第3次冲水洗涤10 h左右，累计冲洗约24 h，电机中的无机盐基本溶解，转入烘烤干燥工序，采用此法多数情况下可以解决电机绝缘低问题。

5 典型电机绝缘处理工艺实例介绍

1)印度籍“阿尔曼萨”轮进厂修理，其2#发电机 (440 V，60 Hz，520 kVA)励磁方式为带曲折绕组的电磁叠加相复励自励恒压系统，空载电压正常情况下为445 V，实际为452 V，可调范围为±3 V，通过对其励磁系统的拆检发现，其饱和电抗器的绕组引出线绝缘护套老化破损，致使已被氧化的芯线搭接电抗器铁芯，造成部分短路而引起的。重新处理其引出线，回装起车，电压恢复至正常值445 V，可调范围为±10V。这一问题的关键在于发电机空载电压偏高，较难想到是由于绝缘问题造成的。

2)印度“伊吉斯”轮主机鼓风机由于轴承油封破损，润滑油严重污染绕组，绝缘电阻降为0.15 MΩ，电机下船解体后采用DS－25清洗剂，用毛刷刷洗定子绕组清除污油，再用801热水溶液喷射洗涤，烘烤后绝缘电阻达到20 MΩ。

3)希腊“法比亚娜”轮2台功率为90 kW的压载泵，拆检后发现由于船龄较长，电机绝缘材料严重老化，且在夏天进厂，空气湿度较大，电机出舱时测得定子绕组绝缘为0.2 MΩ和0.5 MΩ，解体后采用801热水溶液喷射洗涤后进炉烘烤，绝缘曲线长时间不上翘，分别在5～0.6 MΩ和 15～1 MΩ范围波动，经检查发现电机绕组无其他污染物，且绝缘电阻不是0，无直接短路现象，仅是绝缘老化，于是停止烘烤使其温度降至常温，重新烘烤5 h后绝缘电阻趋于稳定，分别达到6 MΩ和20 MΩ，浸漆烘干后绝缘达到了9 MΩ和18 MΩ。通过这2台电机的修理，认为在修复极为老化的电机绕组时，采用更为先进的超声波清洗工艺和真空浸漆烘烤工艺，才能够在很大程度上提高修复质量。

4)某新加坡油轮机舱风机绕组污染严重，采用DS－25清洗剂后烘烤2天，绝缘电阻由2 MΩ下降至0.4 MΩ，重新改用801水溶液喷射洗涤后，绝缘电阻达到20 MΩ。经分析，此污染是由于压缩空气喷射DS－25清洗压力较低、流动性差、污垢易在绕组内部沉积、清洗不彻底造成的。

5)伊朗“阿德莱特”轮机舱进水致使18台电机被海水浸泡，绝缘全部为0。电机拆解后采用90℃以上的清水浸泡清洗，共有16台电机绝缘电阻值达到2 MΩ以上，另外2台分别为0.2 MΩ和0 MΩ。对于海水浸泡的电机除了大修绕组以外，其它的处理方法还有待进一步研究。

6 结束语

任何一种清洗剂和方法都不是万能的，在清洗电机时应根据具体情况，采用适当的清洗剂和合理的清洗方法才能达到保养电机、提高绝缘强度、延长使用寿命的目的。