崔會璀，張學軍，靳南

（中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司，河北 唐山 063200）

一種提高電機軸承散熱性能的改進方法

崔會璀，張學軍，靳南

（中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司，河北 唐山 063200）

通過對過去5年電機軸承損壞率統計分析得出，軸承在運轉時散熱差，溫度過高是導致軸承損壞率高的主要原因。本文應用風冷散熱原理，改良了電機聯軸器的機械結構，通過增加扇葉結構和通風口設計，形成了聯軸器風冷系統。通過實際操作證明改進方法可降低電機軸承平均溫度20 ℃左右，使軸承壞損率降低近4倍。該改造方法大大增加了軸承的運行周期，減少了因過熱產生電機抱死或燒毀等安全隱患，降低生產成本，方法可行且易于推廣。

電機軸承；風冷散熱；風扇結構；通風口；風冷系統

自2009年以來，高尚堡聯合站10 000 m2污水處理系統增加了一套精細過濾器對終端水質進行處理。三級過濾提升泵主要為濾后水提供動力輸送至精細過濾器中，在運行過程中具有重要作用，而其電機軸承的使用周期直接影響著終端水質處理效率。

據實際電機軸承損壞情況統計，2009～2014年，三級過濾提升泵更換軸承共計63次，其中因電機軸承過熱引起更換共計43次，其他原因如正常磨損、軸承跑內外套等共計20次，高溫致損率高達68.25%。因溫度過高而引起軸承損壞成為亟需解決的設備維護問題。

現場設備情況：兩臺三級過濾提升泵型號為200S-63A臥式雙吸離心泵（流量：252 m3/h，揚程54 m），使用方式—用—備。提升泵電機型號為YB250M-2臥式三相異步電動機（功率：55 kW，額定電壓380 V，額定電流102.6/59.1 A，轉速2 970 r/min）。現場為不停機設備，需24 h正常運轉。改造前三級過濾提升泵電機前端軸承并無任何冷卻措施。電機后端風扇只針對電機降溫，并不能改善電機前端軸承運行溫度。

在排除非正常情況下，如電機運行環境溫度過高、電機負荷大、軸承潤滑油不合適、軸承磨損嚴重等原因后，電機軸承正常運行溫度為70～90℃。電機在正常運行情況下，前軸承溫度過高，長時間高溫運行下，易造成軸承損壞抱死，電機發熱絕緣燒壞，影響正常生產。

1 電機聯軸器結構改進原理與方法1.1 改進原理

根據風冷散熱原理，通過對電機聯軸器機械結構的改良，實現利用風冷對電機軸承進行降溫。風冷散熱，實際上就是強制對流換熱［1］。對流換熱是指流體與跟其相接觸的固體表面或流體具有不同溫度時所發生的熱量轉移過程。熱源通過風扇與空氣分子進行受迫對流，將熱量散發到空氣中。風扇不斷向熱源吹入冷空氣，流出熱空氣，完成熱的散熱過程。

由于機泵電機軸承與電機上的聯軸器距離短，一般只有30～80 mm。為此創新性的提出通過改變聯軸器的結構，實現對電機前端軸承的降溫。在機泵高速轉動時，在轉動物體表面會產生一股向外的旋風［2］。依據風力學原理，這股旋風會附著在轉動物體表面。我們通過改變聯軸器形狀，從而改變風的運行方向，利用風冷降低軸承溫度。

1.2 改進方法

依據相關設計理論［3～4］，我們在聯軸器端面上等分成三份，切割出與電機轉動逆方向的弧形，深度為6 mm。切面成旋轉逆方向并形成坡度，形成一個風扇形狀，使運轉時風向與電機軸轉動時方向一致，如圖1。這種風扇結構使得氣體流向垂直于轉軸，在較小的氣流空間中可更大程度提高對流換熱效率。

聯軸器裝在電機軸上，由于端面是弧形的實心體，聯軸器在旋轉時并無空氣進行補充。基于風扇渦流理論，改良的風扇結構已構成渦流系［5］，因此，我們在聯軸器端面坡度處開三個進風孔眼，直徑為8 mm，同時在聯軸器外徑面上設置三處出風口，利用渦流壓縮吸收外界冷空氣的方法，進一步增加了空氣流通性。出風口與進風口一一對通，且出風口與電機軸旋轉方向相反，使風能夠從出風口吹出對軸承降溫。通過實際操作測試表明，該聯軸器的結構改造對正常使用無影響。

圖1 電機聯軸器結構改造效果對比圖

2 電機聯軸器改造效果對比

我們對兩臺完全相同三級過濾提升泵，在同一情況下分別使用改造前和改造后的電機運行2 h，對電機前軸承運行溫度進行測量，對比前后溫度值。溫度統計結果如表1所示，可以發現改造后電機前軸承溫度可降低20 ℃左右，大大降低了電機軸承運行溫度。表2顯示了改造前后電機軸承的壞損率由原來的1.408 次/kh降低到0.375 次/kh，降低了近4倍，證明本文提出的改進方案在降低三級過濾提升泵壞損率應用上具有較高的實用性和有效性。

表1 改造前后電機前軸承運轉溫度對比統計

表2 改進前后三級過濾提升泵的壞損率對比

3 結論

本文提出的電機聯軸器結構改造方案，通過實際操作證明可降低電機軸承平均溫度20 ℃左右。通過有效降低電機前軸承溫度，降低軸承壞損率近4倍，大大增加了軸承的運行周期，減少因溫度過熱產生電機抱死燒毀等安全隱患。同時，該方法易于推廣，對于機泵正常運行提供了有效的保證。

［1]顧守巖，張盧偉，安志強. 壓力對氣體強制對流傳熱系數的影響［J］. 遼寧化工，2009，38（10）：734～740.

［2]斯蒂芬?奧斯丹尼，黃德荃. 動力學與電風扇設計的演變［J］. 1850～1960裝飾，2014，（01）：28～35.

［3]劉艷萍，萬欣. 風扇葉片的氣動設計研究［J］. 日用電器，2013，（7）：41～44.

［4]許江晨，劉海平. 外轉子風機散熱結構優化設計［J］. 自動化博覽，2009，26（8）：84～87.

［5]包飛. 風力機葉片幾何設計與空氣動力學仿真［J］. 大連理工大學碩士，2008.

（P-01）

吉安依法拆除兩家小型廢舊塑料加工作坊

江西省吉安市吉水縣環保局日前聯合吉水縣雙村鎮政府依法對境內的兩家小型廢舊塑料加工作坊進行了拆除，對其實施強制關停。這是自今年4月以來，吉水縣環保局開展環保大檢查行動的一個縮影。

據環境執法人員介紹，兩家廢舊塑料顆粒加工作坊的廠房都是簡易搭建的工作棚，工藝落后，無環保審批手續，無污染防治設施。這兩家加工作坊主要以廢舊農藥化肥袋、水泥袋等為原料，不僅所收集的原料中含大量有害污染物，生產過程中產生的廢水被隨意排放，同時，廢塑料加熱產生大量濃煙和臭味，對周邊群眾生活環境造成影響。執法部門曾多次責令其停止生產，但受利益驅使，這些作坊仍暗地里非法生產，反彈現象嚴重。取締當天，執法人員對違法加工點予以拆除，對機器設備等進行扣押。據介紹，此次拆除行動有力震懾了當地的非法排污企業。截至目前，兩家廢舊塑料加工作坊已經全部拆除完畢。

摘編自“中國塑料網”

A method of improving thermal performance of motor bearings

TM302

1009-797X（2016）02-0036-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.02.010

崔會璀（1989-），男，助理工程師，2012年于杭州電子科技大學獲得學士學位，現為中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司油氣集輸公司高尚堡聯合站設備管理員，主要從事機泵、自動化等方面的研究。

2015-11-27