注水泵電機高振動及繞組溫度過高的原因分析及維修策略

梁晏山

（安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，安徽合肥230601）

1 注水泵電機高振動及繞組溫度過高的原因分析

1.1 振動原因分析

1.1.1 電磁振動

電磁振動是由于機械轉(zhuǎn)動過程中機械因素或電磁作用導(dǎo)致的振動現(xiàn)象。電磁振動常見的原因有：電機線路聯(lián)接錯誤、單相接地短路、局部發(fā)生短路、三相電流不平衡等。

1.1.2 油膜振蕩

油膜振蕩是指旋轉(zhuǎn)的軸頸在滑動的軸承中帶動潤滑油高速流動，具體表現(xiàn)為在高速大功率電機運行過程中，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到一階臨界轉(zhuǎn)速的2～2.5倍某一數(shù)值時，電機的滑動軸承突然發(fā)生油膜引發(fā)的劇烈自振動。引起油膜振蕩的主要原因有：（1）軸承穩(wěn)定性差。軸承的結(jié)構(gòu)和設(shè)計參數(shù)決定著軸承的穩(wěn)定性能。軸承結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響著油膜渦動力阻尼的大小。注水泵采用的是圓柱軸瓦，對軸向油膜力阻尼最小，雖抗振力極差，但承載力極好。（2）軸承過度磨損。在相同的偏心率下，軸承的過度磨損等同于偏心率過大。另外，油膜太厚也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速降低，容易引發(fā)振蕩。（3）潤滑油的黏度或壓力不符合要求，應(yīng)減小潤滑油黏度，調(diào)節(jié)偏心率，增加穩(wěn)定性。（4）外部因素導(dǎo)致油膜振蕩。當機組穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，外部的振動恰好以油膜振蕩頻率出現(xiàn)時，外部振源可能通過管道引發(fā)油膜振蕩。

1.1.3 機械松動

當機組運行不穩(wěn)定時，運轉(zhuǎn)中就會發(fā)生機械松動，產(chǎn)生較大的振幅。引起機械松動的主要原因有：（1）機組所在地面不平整，支承系統(tǒng)配合面間隙過大。（2）部件松動。這種情況大多是由于固定螺栓斷裂、沒有擰緊或缺乏防松措施造成的。

1.2 電機繞組溫度過高的原因分析

常見的電機過熱原因有很多，根據(jù)筆者自身工作經(jīng)驗，本文從3個方面進行分析。

1.2.1 外部因素分析

（1）核查機組電機的額定功率是否符合要求。《機動往復(fù)泵》（GB/T 9234—2008）中規(guī)定：機組電機的最大功率應(yīng)該在超過安全泄壓裝置設(shè)定壓力的余量的基礎(chǔ)上，再超出5%以上。根據(jù)這個參考，仔細核對機組額定功率是否符合要求。

（2）核查電機的實際功率是否符合要求。若注水泵電機實際運行功率遠高于額定功率，則會發(fā)生電機過熱等情況。

（3）核查供電質(zhì)量，避免電壓過高或過低。《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549—93）中有明確規(guī)定：正常的電壓諧波電壓畸變率和諧波電流畸變率，即畸變波形偏離正弦波形的程度應(yīng)小于5%。換言之，電壓過高，電流急劇增大，電機效率下降，發(fā)熱情況越嚴重；電壓過低，電機在運行過程中負載過大，電流增大，繞組的電阻損耗也隨之增大，致使電機溫度上升。三相電壓不平衡也是導(dǎo)致電機溫度上升的主要因素。

（4）通風不良或風葉損壞。多數(shù)是由于氣流吹不到發(fā)熱部位，比如繞組表面沾有灰塵和難以清洗的油污等因素造成機身內(nèi)通風道阻塞，進而導(dǎo)致高冷風和熱風短路，又或是注水泵電機通風道阻塞等原因，也有可能是通風機的拖動機械發(fā)生故障、電機風葉安裝傾斜、電機逆向運行等所致。

（5）冷卻液體不良，使軸承的冷卻管堵塞。

（6）傳動機構(gòu)造成電機發(fā)熱。一般是傳動機構(gòu)如皮帶過緊或與傳動機構(gòu)不同心，使軸承負載增加導(dǎo)致發(fā)熱。

1.2.2 內(nèi)部因素分析

（1）定子繞組匝間或相間接地后會使電機的機殼帶電，繞組若發(fā)生短路故障，會使電流增大從而引發(fā)電機發(fā)熱的情況。

（2）三相定子電流不對稱，定子繞組短路導(dǎo)致電機過熱。

（3）定、轉(zhuǎn)子相互摩擦。電機如果裝配不合理，就會使軸承或軸套變形從而造成摩擦或負載偏重，長時間運行后出現(xiàn)電機發(fā)熱的情況。

（4）轉(zhuǎn)子線圈接頭松脫或轉(zhuǎn)子斷條。維修保養(yǎng)時應(yīng)全面檢查，可用儀器查出轉(zhuǎn)子斷條的斷點后重新焊接。

（5）繞線式電機發(fā)熱。繞線式電機電刷壓力太大或電刷與滑環(huán)配合不適，接觸面積小、滑環(huán)表面磨損都會導(dǎo)致繞線式電機發(fā)熱，應(yīng)更換磨損較嚴重的繞線式電機電刷，并注意保證接觸面的適配性。

（6）滑動軸承引起的溫升，一般是軸承的油圈變形、磨損嚴重、潤滑油太臟、供給量不足或選型不合適所致，應(yīng)選擇合適的潤滑油，并保證油品質(zhì)量。

（7）轉(zhuǎn)子與軸承接觸面小，形成不了油楔，破壞液體摩擦面引起發(fā)熱。原因主要是裝配方法不當，應(yīng)采用熱裝法，同時注意油的溫度，防止發(fā)生二次損壞。

（8）運行中電機溫升高，伴有雜音或潤滑脂融化流出。原因包括安裝不當、配合公差過大、潤滑脂加得太多、滾珠內(nèi)外套圈等。滾珠內(nèi)外套圈會導(dǎo)致滾珠支架磨損嚴重，進而出現(xiàn)金屬脫落的情況。

（9）電機端蓋未上好而造成的發(fā)熱。端蓋沒有靠緊時，滾珠很容易出現(xiàn)偏出軌道旋轉(zhuǎn)而發(fā)熱的狀況，亦或者是固定端蓋螺絲的松緊程度不一致，致使兩軸承的中心不能固定在同一水平線上或軸承內(nèi)外圈不平衡，這也會造成摩擦增大從而引起電機發(fā)熱的狀況。

（10）電機的電磁線圈在生產(chǎn)和安裝過程中，會出現(xiàn)包扎不緊或浸漆不充分的情況，絕緣在長期使用過程中會逐漸松弛變形，這也就降低了電機整體的通風效果，容易引起電機溫度升高。

1.2.3 負載方面

當機組負載時也會出現(xiàn)電機繞組溫度過高現(xiàn)象，造成電機繞組溫度過高的負載狀態(tài)有：負載過大、啟動過于頻繁、機械負載有故障等。

2 注水泵電機高振動及繞組溫度過高的維修策略

針對上述注水泵電機高振動及繞組溫度過高的原因分析，在注水泵工作時，檢修人員應(yīng)該采取以下維修措施：

（1）檢查電機的外表狀況。首先觀察表面是否有裂紋、螺釘及零件是否齊全且安裝緊固、電機是否固定等外表容易看到的狀況。其次根據(jù)標牌的電壓、功率、頻率、聯(lián)接、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，核算是否與注水泵電機實際運行狀況吻合。（2）檢查注水泵電機的使用環(huán)境。在電機通風較好的情況下，應(yīng)做到保持電機表面干凈整潔，進風口沒有塵土、纖維等，還應(yīng)檢查軸承潤滑情況。一般來說，電機在運行5 000 h左右時應(yīng)補充或更換潤滑脂，避免注水泵電機出現(xiàn)軸承過熱或潤滑變質(zhì)的情況。值得注意的是，在更換潤滑脂時，應(yīng)先清理干凈舊的潤滑油，避免電機運轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障。（3）檢查轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動情況，運行時有無雜聲。軸承使用時間越長，電機運行的振動及噪聲就會越大。實際工作中需定期扳動注水泵電動機轉(zhuǎn)軸，檢查軸承的徑向游隙狀況，當達到特定峰值時，應(yīng)及時更換軸承，以免出現(xiàn)運行故障。（4）檢查電機的電刷裝配情況。電刷負責在旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間傳導(dǎo)電流，在實際使用中，一個滑環(huán)通常至少配兩個電刷，避免因單個電刷接觸不良而造成斷路。（5）更換繞組時應(yīng)遵循原繞組模式。隨意修改原設(shè)計繞組模式，很有可能會造成電機的部分性能惡化，以至于影響整個設(shè)備的運轉(zhuǎn)。

3 結(jié)語

注水泵機組應(yīng)用廣泛，若機組出現(xiàn)故障導(dǎo)致停機檢查將造成較大的經(jīng)濟損失。因此，在日常的設(shè)備運行維護及監(jiān)測分析中，檢修人員一定要充分考慮多種因素，結(jié)合當時設(shè)備的工況、周圍的環(huán)境進行故障診斷，以保障設(shè)備的穩(wěn)定運行。