同步電動(dòng)機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，其運(yùn)行穩(wěn)定性直接關(guān)系到生產(chǎn)線的連續(xù)性和安全性。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子輻板斷裂是同步電動(dòng)機(jī)較為常見的故障之一，一旦發(fā)生，不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，還可能引發(fā)更嚴(yán)重的二次事故。本文將通過一個(gè)具體的修理案例，詳細(xì)介紹同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子輻板斷裂的原因分析、修理過程以及預(yù)防措施，為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

某化工廠一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中突然出現(xiàn)劇烈振動(dòng)和異常噪音，操作人員立即停機(jī)檢查。經(jīng)初步檢查發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子輻板出現(xiàn)斷裂，斷裂位置位于輻板與磁軛連接的焊縫處，裂紋長度約150mm，深度達(dá)到輻板厚度的三分之二。該電動(dòng)機(jī)已運(yùn)行約8年，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間超過5萬小時(shí)，期間進(jìn)行過兩次常規(guī)檢修，但未發(fā)現(xiàn)輻板存在明顯缺陷。

故障原因分析

通過對斷裂輻板的宏觀觀察和微觀分析，結(jié)合電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行歷史，技術(shù)人員認(rèn)為導(dǎo)致輻板斷裂的主要原因包括以下幾個(gè)方面：

1. 焊接缺陷：斷裂起源于輻板與磁軛連接的焊縫處，該部位存在未焊透和夾渣等焊接缺陷，在長期交變應(yīng)力作用下，這些缺陷成為裂紋萌生的起點(diǎn)。

2. 應(yīng)力集中：輻板設(shè)計(jì)時(shí)在連接部位存在明顯的幾何形狀突變，導(dǎo)致局部應(yīng)力集中。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止以及負(fù)載變化過程中，這些部位承受較大的交變應(yīng)力，加速了裂紋的擴(kuò)展。

3. 材料疲勞：電動(dòng)機(jī)長期運(yùn)行在變負(fù)載工況下，輻板承受交變應(yīng)力作用，材料逐漸發(fā)生疲勞損傷。金相分析顯示，斷裂面具有典型的疲勞輝紋特征，表明疲勞是斷裂的主要機(jī)制。

4. 腐蝕影響：檢查發(fā)現(xiàn)斷裂部位存在輕微的電化學(xué)腐蝕痕跡，雖然腐蝕程度不深，但在應(yīng)力和腐蝕的共同作用下，加速了裂紋的擴(kuò)展速度。

修理方案制定

根據(jù)斷裂原因分析，修理團(tuán)隊(duì)制定了詳細(xì)的修理方案，主要包括以下步驟：

1. 裂紋清理：使用角磨機(jī)將斷裂部位的裂紋徹底清除，直到露出健康金屬。為確保徹底清除缺陷，清理范圍超出可見裂紋邊緣20mm以上。

2. 坡口制備：采用V型坡口設(shè)計(jì)，坡口角度為60°，以利于焊接操作和保證焊接質(zhì)量。坡口表面用丙酮清洗，去除油污和氧化物。

3. 焊接修復(fù)：

●選用低氫型焊條E5015，焊前經(jīng)350℃烘干2小時(shí)，隨用隨取。

●采用小電流、多層多道焊工藝，每層焊道厚度不超過4mm，層間溫度控制在150-200℃。

●焊接過程中使用錘擊法消除焊接應(yīng)力，每焊完一道后立即用圓頭小錘輕擊焊道。

4. 熱處理：焊接完成后立即進(jìn)行局部消應(yīng)力熱處理，加熱溫度控制在600-650℃，保溫2小時(shí)后緩冷。

5. 質(zhì)量檢驗(yàn)：

●外觀檢查：焊縫表面無裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。

●超聲波探傷：按JB/T4730標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，達(dá)到Ⅱ級(jí)合格要求。

●動(dòng)平衡試驗(yàn)：修復(fù)后進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)，殘余不平衡量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

修理過程實(shí)施

修理過程中遇到的主要挑戰(zhàn)是如何控制焊接變形和保證焊接質(zhì)量。為此，修理團(tuán)隊(duì)采取了以下措施：

1. 工裝夾具設(shè)計(jì)：制作專用夾具固定轉(zhuǎn)子，防止焊接過程中發(fā)生變形。夾具采用三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，確保轉(zhuǎn)子在焊接過程中保持穩(wěn)定。

2. 焊接順序優(yōu)化：采用對稱分段退焊法，將整個(gè)焊縫分成8個(gè)區(qū)段，兩名焊工同時(shí)從中間向兩端對稱施焊，有效控制了焊接變形。

3. 溫度監(jiān)控：使用紅外測溫儀實(shí)時(shí)監(jiān)測焊接區(qū)域溫度，確保層間溫度控制在工藝要求范圍內(nèi)。

4. 過程檢驗(yàn)：每完成兩道焊縫進(jìn)行一次外觀檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

修理后效果

經(jīng)過一周的緊張施工，轉(zhuǎn)子輻板修復(fù)工作順利完成。修復(fù)后進(jìn)行了全面的測試：

1. 機(jī)械性能測試：在修復(fù)區(qū)域取樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果顯示抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的95%以上，彎曲試驗(yàn)合格。

2. 動(dòng)態(tài)特性測試：電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行測試顯示振動(dòng)值在0.8mm/s以下，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求的2.8mm/s限值。

3. 帶載運(yùn)行測試：逐步加載至額定負(fù)載，運(yùn)行24小時(shí)無異常，各部位溫升正常。

該電動(dòng)機(jī)自修復(fù)后已連續(xù)運(yùn)行18個(gè)月，期間經(jīng)過三次定期檢查，修復(fù)部位狀況良好，未發(fā)現(xiàn)新的缺陷。實(shí)踐證明，此次修理方案是合理有效的。

預(yù)防措施建議

為避免類似故障再次發(fā)生，建議采取以下預(yù)防措施：

1. 加強(qiáng)巡檢：定期檢查轉(zhuǎn)子輻板焊縫區(qū)域，特別關(guān)注應(yīng)力集中部位，發(fā)現(xiàn)微小裂紋及時(shí)處理。

2. 優(yōu)化設(shè)計(jì)：對新購電動(dòng)機(jī)，要求制造商優(yōu)化輻板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少應(yīng)力集中，提高焊縫質(zhì)量。

3. 改進(jìn)工藝：在可能的情況下，將焊接連接改為整體鍛造結(jié)構(gòu)，從根本上消除焊接缺陷風(fēng)險(xiǎn)。

4. 負(fù)載管理：避免電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)和劇烈負(fù)載變化，減少交變應(yīng)力對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的沖擊。

5. 防腐保護(hù)：在潮濕或腐蝕性環(huán)境中運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)加強(qiáng)防腐措施，定期檢查防護(hù)涂層狀況。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過此次修理案例，我們獲得以下寶貴經(jīng)驗(yàn)：

1. 對于運(yùn)行多年的同步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)特別關(guān)注轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的疲勞損傷問題，不能僅依靠常規(guī)檢查手段。

2. 焊接修復(fù)高應(yīng)力部件時(shí)，必須嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，采取有效的消應(yīng)力措施。

3. 修理方案的制定應(yīng)建立在對故障原因全面分析的基礎(chǔ)上，不能簡單照搬常規(guī)修理方法。

4. 預(yù)防性維護(hù)比事后修理更重要，應(yīng)建立完善的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維修。

同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子輻板斷裂修理是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜、要求嚴(yán)格的工作。通過科學(xué)的故障分析、合理的修理方案和嚴(yán)格的工藝控制，完全可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量修復(fù)，恢復(fù)設(shè)備原有性能。同時(shí)，通過采取有效的預(yù)防措施，可以顯著降低類似故障的發(fā)生概率，保障設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

審核編輯 黃宇