YKS、YAKS 800-1000 高压增安型三相异步电动机水冷技术方案(参考)

技术方案
YAKS 1000-4 12000kW
高压增安型三相异步电动机
中国第一台高压防爆电机1970年在这里诞生，至今，佳电股份在防爆电机领域创造
了众多佳绩，填补了很多国内空白。

如：为鞍钢集团生产了国内最大的YAKSP710-4 3600kW高压增安型变频调速三相异步电动机；
为内蒙古博源联合化工股份有限公司天然气甲醇项目配套了国内最大的YAKS900-4 7100kW 10kV高压增安型三相异步电动机；为德州华鲁恒升化工有限公司氨冷冻机配套了国内最大的YBKS710-2 3800kW 6kV高压隔爆型三相异步电动机；在大型电机领域，为河北新金钢铁公司2250高炉风机配套了YKS1000-4 10000kW高压三相异步电动机；为北京燕山石化配套了YKS 1000-4 12000kW高压三相异步电动机。

对于该项目，借助深厚的技术功底，佳电将全力以赴，为用户提供安全可靠的优质产品。

针对YAKS 1000-4 12000kW 10kV电机的设计、制造及检验等问题，佳电依据机组的技术要求，经过分析论证，制定技术方案如下：
1 、主要技术特点及关键技术
1.1 采用机座加热工艺将有绕组定子铁心压入机座内，结构更稳固。

1.2 转子与轴键联接，同时采用过盈配合，热装工艺，运转稳定性更好。

1.3 采用优化转子槽形，降低电机启动电流，提高电机启动转矩，转子结构强度更高。

1.4 合理的径向通风结构，冷却效果好。

1.5 低电磁负荷设计，效率高，温升低，寿命更长。

1.6 独有的滑动轴承防漏油措施，避免漏油的发生。

1.7 ANSYS、ANSOFT有限元手段的应用分析，结构更可靠、性能更优良。

2 、主要技术性能指标
2.1 型号：YAKS1000-4
2.2 额定功率：12000kW
2.3 额定电压：10kV
2.4 额定电流：785A
2.5 额定频率：50Hz
2.6 相数：3
2.7 极数：4P
2.8 额定转速：1488 r/min
2.9 效率：97.0%
2.10 功率因数：0.91
2.11 堵转转矩/额定转矩：0.5
2.12 最大转矩/额定转矩：1.8
2.13 堵转电流/额定电流：5.0
2.14 接法：Y
2.15 防护等级：主体IP54
2.16 绝缘等级：F级(温升按B级考核)
2.17 冷却方式：IC81W（上水冷）
2.18 旋转方向：顺时针（由轴伸端视之）
2.19 定额：S1(连续工作制)
2.20 振动速度：小于2.8mm/s
2.21 噪声：小于85dB（A）（平均声压级）
2.22 起动方式：采用软启动器降压起动
2.23 起动频率： 2次冷起动，1次热起动
2.24 电机重量：总重：43吨定子重：22吨转子重：11吨
3、使用环境
3.1 安装场所: 户内
3.2 海拔高度: ≤1000m
3.3 环境温度：≤40℃
3.4 冷却器进水温度不高于＋33℃。

4、设计原则及执行标准
4.1 设计原则
充分利用国内外资源，确保电机设计的可行、可靠和先进性。

成熟技术我们要精益求精，科学高效。

关键技术我们要重点突出，拿出切实可靠、可操作、有计划的方案。

4.2 执行标准
GB755-2000 旋转电机定额和性能
GB/T1032-2005 三相异步电动机试验方法
GB/T977-2003 旋转电机结构及安装型式
GB/T1993-1993 旋转电机冷却方法
GB/T4942.1-2001 旋转电机外壳防护分级
GB1971-2006 旋转电机线端标志与旋转方向
GB/T4772-1999 旋转电机尺寸和输出功率等级
GB 10068-2000 轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值GB 10069.3-2006 旋转电机噪声测定方法及限值第3部分：噪声限值
GB/T 13957-1992 大型三相异步电动机基本系列技术条件
JB／T 10098-2000 交流电机定子成型线圈耐冲击电压水平
GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求
GB 3836.3-2000 爆炸性气体环境用电气设备第3部分：增安型“e”
GB 50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
5 、技术方案
电动机包括：定子、转子、接线盒、轴承、冷却器（含漏水保护器）等。

在下面的章节中，将分别对电动机主要零部件在设计、制造上如何保证其使用要求和安全性加以论述。

电动机结构安装形式IMB3, 冷却方式为IC81W，防护等级IP54，圆柱型单轴伸，端盖式滑动轴承结构。

主电机顶部安装有两个空-水冷却器，并安装有测漏保护装置。

电机带有两个后倾式离心内风扇，以利于降低电机噪声。

图1 电动机的总体结构5.1 、定子
定子主要由机座、有绕组定子铁心组成。

定子结构见图2
图2 定子结构
5.1.1 机座
机座采用钢板焊接结构，内部设有加强筋，机座焊接后进行时效处理，强度高，刚度好。

机座上设有可靠的接地装置。

在机座的设计过程中，利用大型有限元分析软件对机座进行有限元分析，确保机座的刚度、强度及应力满足运行要求。

机座如图3。

图3 机座
5.1.2 有绕组定子铁心
有绕组定子铁心由定子铁心、定子线圈等组成。

电机采用外装压结构，VPI真空压力浸渍工艺进行处理。

定子绕组上下层线圈之间，埋置6支Pt100铂热电阻(三线制)，每相2支，共6支，其中3支工作，3支备用。

绕组端部有可靠的固定和绑扎，端箍用非导磁材料——不锈钢制造。

有绕组定子铁心见图4。

图4 有绕组定子铁心
5.1.2.1
图5 定子铁心
图6 定子冲片
铁心槽内喷涂1235环氧聚酯防电晕漆。

5.1.2.2 定子线圈
绕组是电机的心脏部件，电机的寿命和运行可靠性主要取决于绕组的制造质量，而绕组制造过程中的制造缺陷和绝缘处理质量是影响绕组制造质量的关键因素。

定子绕组采用自粘性玻璃丝包聚酰亚胺薄膜双层绕包扁铜线SBEMB-70/155-2Y1N绕制，用云母带半叠包。

最外层直线部分包低阻带，降低线圈与铁心之间的电压梯度，端部包高阻带，降低线圈与空气之间的电压梯度，可防止电晕的产生，绝缘等级为F级。

电机主绝缘单边厚度3.0mm，保证良好的电气性能。

线圈的绕制、涨形、包扎等全部采用进口设备。

5.1.2.3 VPI整浸及防电晕处理
为保证电动机的安全可靠运行，电动机定子绕组采用真空压力浸渍工艺处理。

VPI设备包括控制系统和辅助装置，在工艺上有严格的工艺文件进行控制，并在整个VPI真空压力浸渍过程中，需有专业人士监控设备运行情况。

经过VPI真空压力浸漆处理后，电机定子线圈与定子冲片会牢牢固化，成为一个整体，防止定子线圈松动，整体受力均匀，因此电动机的绝缘性能好，机械强度高，防潮能力强，加强了电机运行可靠性，提高了电机使用寿命。

采用机座加热工艺将有绕组定子铁心压入机座内，定子铁心与机座间采用搭块焊接固定，结构更稳固。

定子装配完后，在定子绕组端部铁心端面和机座端部内表面喷183环氧酯晾干漆。

5.2 转子
YAKS 1000-4电机可采用两种结构转子，一是铸铝结构转子；另一是铜条结构转子。

我公司推荐采用铸铝结构转子。

河北新金钢铁有限公司YKS1000-4 10000kW、燕山石化YKS1000-4 12000kW、YKS 800-4 5000kW、YKS 900-4 8000kW等电机均由我公司生产，均采用铸铝结构转子。

而且运行状况良好。

采用铸铝转子结构可保证转子导条与短路环铸成一个整体，铸铝笼与独立的叠片配合紧密，笼条与叠片铁芯之间没有松动，保证了结构的坚固性和可靠性。

实践证明采用铸铝转子结构是非常成功的。

铸铝转子图7。

图7 铸铝转子结构
铜条结构转子：
转子主要由转轴、转子冲片、转子压圈、通风槽板、导条、端环、护环、离心式内风
扇等零部件组成。

转子为刚性转子，经过高精度动平衡，确保电动机运转平稳。

转子外圆加工量为单边0.2mm，加工量小，有利于控制转子外圆产生毛刺，减少因毛刺而造成的片间短路，降低转子表面损耗，提高电机效率，降低电机温升。

转子结构如图8。

图9 轴
5.2.2 转子冲片
转子冲片采用高导磁无取向冷轧硅钢片冲制，冲片进行涂漆处理。

转子冲片采用整形片，与轴采用双键联接，同时采用过盈配合，热装工艺，可以提高转子的整体刚度及运行平稳性。

图10 转子冲片
5.2.3 转子压圈
为更好地保证转子铁心的装压质量，压圈由30厚钢板加工而成，压圈上铣槽，整体性好，可有效保证转子铁心的装压质量。

5.2.4 转子导条
转子导条采用梯形铜排，用专用气动工具穿铜排后，再利用专用工装嵌紧，使电动机
启动及运行时导条与铁心之间不产生松动，进而产生火花，同时可以提高启动转矩，降低起动电流。

铜排材质选用紫铜T2。

5.2.5 端环
为保证端环的整体强度及与导条的焊接性，端环采用紫铜整圆锻件加工而成，端环与导条之间采用中频焊。

焊透性好。

5.2.6 护环
经过计算，转子端环需要加护环，护环与端环采用过盈配合。

护环采用非导磁材料制造，与转子压圈断续焊接，并经去应力处理，确保电动机的安全可靠运行。

5.2.7 内风扇
离心式内风扇主要由风扇辐板、风扇叶、风扇套组成。

风扇采用带旋向的后倾式结构，噪声低，冷却效果好，零件均由钢板Q235A加工而成。

另外，根据负载GD2和负载启动曲线,对电机启动温升进行计算，使转子导条和端环的温度处于合理的温度范围内，以防止因温度过高而引起材料强度下降和热应力影响。

5.3 接线盒
电机上的接线盒有：主接线盒、差动保护用接线盒、定子测温接线盒、轴承测温接线盒、加热器接线盒、测漏保护接线盒。

电机主接线盒位于电机的右侧, 中性点（差动电流互感器）接线盒位于电机的右侧（电机轴伸端视之）,防护等级为IP54。

内部安装3个自平衡电流互感器，变比50/5。

主接线盒中，导电排铜板制成并镀银。

5.4 冷却器（含漏水保护器）
电动机装有全封闭空-水冷却器,冷却管为铜/镍 B90/10,冷却器进、出风均带有现场显示测温仪表。

冷却器的入水口、出水口的法兰位于电机的左侧(从电机轴伸端视之)，冷却器带配对法兰（包括螺栓、螺母、垫片等）。

电机冷却器(共2个)总换热容量440kW,(设计损耗值为360kW)，冷却循环水最高进水压力为0.4MPa,最低进水压力为0.2MPa，每个冷却器冷却水量为45t/h，进水温度≤33℃。

冷却器下方设有接水盘，通过导水管与漏水检测开关相连，导水管下方设有排水孔，排水孔上有丝堵。

电机设有防漏水检测开关。

漏水检测开关的进线方式可根据用户需求提供橡套电缆和钢管布线,防护等级为IP66。

5.5 防冷凝加热器
电动机机壳内装有防冷凝空间加热器，在电动机停机时投入使用，防止电动机绕组受潮而使绝缘电阻降低。

加热器额定电压380V、三相、额定功率2000W。

5.6 轴承
电动机采用端盖式球面滑动轴承,复合润滑（即外部强制供油润滑与油环带油润滑的复合），要求回油管路畅通无压回油，进油压力为0.02-0.08MPa，油量为20L/min。

润滑油为VG46汽轮机油。

滑动轴承采取特殊的防漏油措施，可以防止漏油现象的发生。

进出油管带配对法兰、连接螺栓、螺母和垫圈，出油管法兰处带窥视镜与出口温度表，进油管入口带压力表和调节阀，电动机前后轴承各设置一只铂热电阻Pt100，三线制，共两只,带独立接线盒,轴承测温报警值为75℃，停机值为80℃。

6 检查和试验
空载和短路试验；
绝缘电阻测量；
交流耐压试验；
温升试验（用户现场测试）；
气隙测量；
轴电压测量；
振动测量；
轴径尺寸测量；
动平衡试验；
噪声测量；
超速试验；
相序识别；
冷却水压试验；
负载试验（用户现场测试）；
7 包装
在电机发货到达现场后，供方需派人到现场进行安装工作。

8 电机的主要原材料与外购件
12.1主要原材料：
（1）硅钢片采用武汉钢铁集团生产的50W400低损耗冷轧硅钢片。

（2）电磁线采用上海申茂电磁线厂的优质电磁线，F级绝缘。

（3）钢板采用鞍山钢铁集团的产品。

（4）轴锻件采用一重产品。

12.2主要外购件：
（1）端盖式滑动轴承采用浙江申科或诸暨轴瓦总厂产品。

（2）冷却器采用张家港恒强或无锡雪浪公司产品。

9 图纸资料交付
电动机出厂时提供电动机合格证、使用说明书、外形及安装尺寸图、装箱单，定子测温接线图，轴承测温接线图，主电源及差动保护用接线图。

第5章业绩及运行证明
1、业绩
高压高速大功率电机业绩（2P）。