高速自潤滑隔爆型高壓電機軸瓦溫升控制

潘曉峰，鄧昆

(1哈藥集團生物工程有限公司 ，黑龍江哈爾濱150025；2湯原縣農村電氣化局，黑龍江湯原154700)

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高速自潤滑隔爆型高壓電機軸瓦溫升控制

潘曉峰1，鄧昆2

(1哈藥集團生物工程有限公司 ，黑龍江哈爾濱150025；2湯原縣農村電氣化局，黑龍江湯原154700)

通過對高速自潤滑隔爆型高壓電機軸承溫升產生的原因進行分析，實現了降低軸瓦承受的載荷，并且優化了電機軸瓦造型，結構的設計和風路設計等措施，從而降低了電機軸瓦溫升，提高了電機的可靠性運行。

高壓電機；軸瓦；溫升

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，石油輸送管線以其效率高、運輸安全、損耗小的特點越來越受到廣泛的應用，但是目前我國的石油輸送管線設備均是由國外引進，這不但浪費了國家的大量外匯，也限制了我國石油運輸技術的發展。因此實現石油輸送管線國產化是提高我國石油輸送技術最重要的一步，而電機作為整套裝置中的驅動設備，其可靠性尤為重要[1]。

石油輸送管線上用的電機一般為2極電機，出于維護方便的考慮，不配備稀油站，電機采用自潤滑，戶外無人看守，因此控制電機的軸瓦溫度是本次電機的主要難點。目前國內大部分2極滑動軸承電機采用強迫潤滑，原因是滑動軸承與軸之間為面接觸，當電機轉動時軸與軸瓦摩擦會產生很大的熱量，其中大部分熱量是通過流動的潤滑油帶走(即流動的潤滑油不僅起到潤滑的作用還起到冷卻的作用)，而自潤滑電機僅靠自身的散熱，很容易造成軸瓦溫度過高，因此控制軸瓦的溫升是本電機的首要技術難題[2]。

1 降低軸瓦溫度的方式

1.1 降低軸瓦承受的載荷

電機軸瓦承受的載荷主要來自轉子的重量和由于定、轉子不同心所產生的單邊磁拉力，因此在設計時要充分考慮電機的三圓，在各項負荷允許的范圍內盡量降低轉子外徑從而降低鐵心重量，在導條材質上選擇重量更輕的鑄鋁轉子。在裝配時嚴格控制裝配精度，并在轉子外徑加工后進行拋光處理，減少定、轉子之間的不均勻度。

1.2 降低軸瓦的發熱量

由于電機的轉速一定，為降低軸瓦的發熱量只能通過減少軸頸來降低線速度和提高油膜質量來減少摩擦損耗。因此電機軸材質最好選擇優質的合金鍛造鋼，并進行調質處理，調質后的軸頸處的硬度應達到140HV以上，這樣不但能在強度允許的范圍內最大限度地減少軸頸，還能提高軸的加工精度[3]。

在提高油膜質量上，首先根據電機轉速及軸瓦承受的載荷來確定潤滑油牌號，對于潤滑油來說，最重要的是潤滑油的粘度和粘溫特性，如果粘度太低，軸瓦的承載能力就不夠；如果粘度太高，則功率損耗大、運轉溫度高，給出了在一定線速度和載荷范圍下的最小潤滑油粘度，如圖1所示。

圖中，線速度v=πdn(d為軸頸，n為電機轉速)，平均載荷P=F/BD(F為軸頸上的載荷，B為軸瓦寬度，D為軸瓦孔直徑)。

在軸瓦結構上選擇雙油環結構，并對軸瓦進行刮研處理，使軸與軸瓦之間形成收斂的楔形間隙，運行時更有利于油膜的形成。

1.3 減少對軸瓦的熱傳遞

電機運行時，轉子產生的溫升會通過軸直接傳遞到軸瓦上，在機座內腔內，由于定子溫升產生的高溫空氣直接吹到軸瓦上也會造成軸瓦溫度升高，因此電機在設計時要嚴格地控制電機溫升，同時在機座內增加一個擋風裝置，將軸瓦與機座內腔分開，防止機座內腔的高溫空氣直接吹到軸瓦上，如圖2所示。

1.4 改進軸瓦結構

目前市場上電機常用的端蓋式軸瓦DQY系列有A型瓦和B型瓦兩種方式。其中A型瓦的整個瓦球在電機腔體外側，更適合軸瓦的散熱，但按裝方式為整法蘭安裝，不利于電機氣隙的調整，容易造成單邊磁拉力造成軸瓦載荷增大；B型瓦的安裝方式為半法蘭安裝，雖有利于電機氣隙的調整，但有半個瓦球在電機腔內，不利于軸瓦的散熱，兩中軸瓦的結構如下圖3、圖4所示。

因此，自潤滑電機選用了新型的DQZ系列軸瓦，該軸瓦是結合了DQY系列A型瓦和B型瓦的優點，并增大了儲油室和散熱面積，更有利于軸瓦溫度的降低，DQZ系列的軸瓦優點有如下幾個方面。

(1) 安裝后整個瓦球在電機腔體外側，更有利于軸瓦的散熱。

(2) 安裝法蘭為半法蘭結構，方便氣隙的調整，減少定、轉子的偏心。

(3) 瓦殼體散熱面積大、儲油室容量大更有利于軸瓦的散熱。

(4) 雙油環結構，更有利于油膜的形成。

(5) 軸瓦內側多了一層氣封圈，能有效地防止瓦腔內由于起亞不平衡產生的漏油。

DQZ系列軸瓦的結構，如圖5所示。

1.5 加強軸瓦的冷卻

結合我公司的以往的試驗結果對比，電機尾端的軸瓦由于外風扇的間接冷卻，較伸端軸瓦溫度低8℃～13℃，可見風扇對軸瓦的冷卻效果非常可觀，因此在電機設計時，應考慮電機伸端軸瓦的冷卻。可在電機的軸伸端增加一個冷卻風扇，將伸端軸瓦產生的熱量及時地帶走，有效地降低了伸端軸瓦溫度(見圖2)。注意在設計伸端軸瓦冷卻系統時應考慮到了冷卻電機后的熱風對伸端軸瓦的影響，因此在伸端增加了消音罩，不但起到了降噪的作用也將熱風導向了外側，風路圖如下圖6所示。

2 結語

高速自潤滑電機的主要難點就是控制軸瓦溫升，通過上述的方式能有效地降低軸瓦溫度，以上方法不但適用于隔爆型高速自潤滑電機的設計，也適用于普通高速自潤滑電機的設計。

[1] 陳世坤．電機設計．北京：機械工業出版社[M]，1990．

[2] 楊萬青，陳興衛．電機實用設計技術．北京：機械工業出版社[M]，2014，8．

[3] 聞邦椿．機械設計手冊．北京：機械工業出版社[M]，2010．

Temperature-Rise Control for Bearing Bush of High-Speed Self-Lubrication Flameproof High-Voltage Motor

PanXiaofengandDengKun

(1.Harbin Pharmaceutical Group Bioengineering Co.,Ltd.,Harbin 150025, China；2.Tangyuan Rural Electrification Bureau, Tangyuan 154700, China)

By analyzing the causing reason of temperature rise of high-speed self-lubrication flameproof high-voltage motor bearing, the measures such as reducing the loads on bearing bush and optimizing the shape, structural design and wind path of bearing bush are taken. Thus, temperature rise of bearing bush is reduced and operational reliability of the motor is improved.

High-voltage motor；bearing bush；temperature rise

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.05.10

TM301.4+1

B

1008-7281(2016)05-0035-003

潘曉峰 男 1987年生；畢業于東北農業大學農業電氣化與自動化專業，現從事動力設備電機運行維護技術工作.

2016-08-16