船用三相異步電動機常見故障探析

劉佳偉

摘 要：本文主要從船用三相異步電動機常見故障進行分析研究，探索造成故障的原因。同時，結合故障分析及船上實際應用環境、使用周期、機組裝配等方面闡述電機修理中應注意的事項，并在裝配修后運行試驗，經過實際使用來驗證，均未再發生燒毀、抱死、跑套等現象，對后續船用三相異步電動機的修理、裝配具有現實的指導意義。

關鍵詞：船用;電動機;故障分析

引言

三相異步電動機作為船上主要的傳動裝置，能夠驅動閥門、水泵等機械設備的運行，其主要應用于海水冷卻系統、滑油輸送系統、污水排除系統、通風空調系統等。具有制造、維修方便、操作簡單等優點，且有較高的效率和接近恒速的負載特性。船上應用的電網主要是柴油/汽輪發電機輸出的交流電，交流電網作為主電網就使得三相異步電動機在船上被廣泛應用。

1 常見故障分析

1.1 定子繞組絕緣低

在修理過程中，發現電機定子繞組絕緣低是一個重要故障點，曾發生過因為絕緣低而導致電機燒毀現象，尤其是封閉式風扇冷卻電機逐步被新式開放式電機取代，以主滑油泵電機為例，工作環境在主機艙，主機艙的環境相對其他部位來講油霧多、潮氣大，電機是自冷電機（開放式），在電機運轉時，空氣從電機的底部被吸入電機內部再從頂部排出進行一個循環，如空氣中含有較多的油霧（周邊滑油管路、閥門有泄露），則會貼附在電機繞組上造成侵蝕，導致電機繞組的絕緣層逐漸損壞，使電機的絕緣性能下降。

三相異步電機絕緣低修理過程會進行清洗、烘烤、浸漆等不同處理，電機的引出線很小，但大部分對地、對相間絕緣問題都是引出線導致的，如果電機進行浸漆處理，引出線是一個重大關注點。目前電機浸漆大多采用真空浸漆，由此衍生了引出線發硬和裂紋問題，浸漆后的電機需要烘烤，而引出線按照JB/T 6213.4《電機繞組引接軟電纜和軟線 第4部分：連續運行導體最高溫度為180℃的軟纜的軟線》中，明確了引出線應能夠承受浸漆考驗，但好多維修人員浸漆前和烘烤過程中未對進出線進行防護，導致引出線也被浸漆，絕緣漆對引出線的外皮進行腐蝕，同時高溫烘烤進一步破壞引出線外皮。此次修后雖無異常，但引出線的破壞卻為電機的使用留下絕緣和短路的隱患。

1.2電機存在串軸問題

a）軸與轉子配合間隙過大，因轉子與軸的相對運動，導致定轉子鐵芯處于對不齊狀態，從而加劇了轉子及軸相對定子的軸向移動;

b）自帶風扇冷卻的電機，風扇轉動產生軸向力，尤其是轉速較快、徑向配合間隙相對較松的電機反應最明顯，所以在修理過程中風扇不可換型，避免大風扇帶來大的軸向力;

c）軸承與軸、軸承與端蓋間隙配合不符合標準，導致軸串動，同時還會出現軸承跑套問題。

為了避免軸向力，很多船用電機采用新式開放式的電機（舊型電機為封閉式），例如上海人民電機實業有限公司采用新式的JYDD280S-4C型電機，采用自冷方式，一方面取消了風扇冷卻，避免風扇轉動引起的軸向力，也減小了機組的噪音和振動，另一方面在上下軸承與軸承端蓋間增加了波形彈簧墊圈，有效地防止了電機軸向傳動造成軸承發熱現象。筆者曾經對比開口和閉口兩種波形彈簧墊圈的運用區別，發現開口波形彈簧墊圈對于降低軸向力要明顯優于閉口。

1.3電機運行發熱問題

電機發熱是電機修理中最常見的故障現象，可以分為軸承發熱帶動全身發熱，和繞組發熱引起全身發熱。

a）軸承發熱帶動全身發熱原因分析

軸承發熱主要原因是電機裝配問題，電機軸承安裝與端蓋配合公差過大，則會出現跑套現象，從而導致軸承發熱甚至電機抱死，如過小，則電機的軸承在運行中由于機械發熱膨脹，與軸承端蓋之間會愈來愈緊，也會導致軸承內保持架變形，造成軸承損壞。根據咨詢電機設計、生產單位（上海人民電機廠和江蘇遠東電機制造有限公司），并結合專業標準和我們艦船日常修理積累的經驗，分析得出適應于電機端蓋與軸承的配合間隙。對間隙過大的解決有四種方法：堆焊、熱噴涂、刷鍍和激光熔覆，其中刷鍍是一種既經濟實惠，又簡單實效的方式，在電機修理中最為常見。

（b）繞組發熱帶動全身發熱原因分析

電機定子繞組過熱主要是負載過大，超過了額定了電流運行或者軸承發熱進行熱傳遞到電機繞組。負載大，俗稱“小馬拉大車”，這時就應該檢查負載泵的實際工作情況，很多時候遇到繞組發熱，機組的使用人員都懷疑電機的問題，而未檢查泵的運行情況。筆者也曾遇到過由于泵葉輪更換，比原來的大1cm，導致負載一直超額定電流，致使電機繞組燒毀的狀況。

（4）振動噪聲大

振動和噪聲是相伴而行的問題，特備是機械噪聲，根本的原因就是振動導致。我們在日常修理中把振動噪聲導致的原因主要歸結為轉子動平衡環節，轉子不平衡可分為靜不平衡、動不平衡和混合不平衡。靜不平衡導致離心力在兩個支架上產生大小相等、相位相同的振動，而動不平衡導致離心力產生大小相等。在實際修理中常見到的不平衡還是混合不平衡，是由殘余靜不平衡力和動不平衡力偶共同作用在支架上產生的大小不等、相位不同的振動。消除不平衡只有在動平衡專用測試設備上進行加減平衡塊進行校驗。

在日常修理中引起電機振動的主要原因分析如下：

a）電機拖動的負載傳導振動。比如電機拖動海水泵的葉輪或者管路振動引起電機振動;

b）電機與減振結構、電機固定結構固定不牢靠，腳底螺栓松動;

c） 與電機相連接的聯軸器有故障，聯軸器安裝錯位、傾斜、間隙過大或磨損嚴重等都可以造成振動;

d）電機聯動部分中心線不重合（對中有問題），主要是組裝過程中安裝不當造成。

因此，電機在組裝前應確定是否對轉動部件進行過修復，如修復則需對轉子進行動平衡試驗，對于與泵剛性連接（同軸、聯軸器連接）的要與泵組一起進行動平衡試驗，且電機與泵組安裝后的固定，一定要經過找正處理才可在船上進行運行試驗。

2 結束語

船用三相異步電動機故障現象簡單，但故障原因復雜，表象都能夠用發熱、振動、絕緣低來概括。電機出廠的試驗為空載試驗，所以許多在帶載過程中出現的故障在出廠時并未表現出。本文在簡單的故障表象上分析了電機故障的各方面原因，明晰了電機在維修、組裝、試驗過程的注意事項，尤其是間隙配合的具體要求，為船用三相異步電動機修理質量的提高提供了參考。

參考文獻：

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[2] 沈標正.電機故障診斷技術[M].北京：機械工業出版社，1997.46-50

（青島前進船廠，山東 青島 266000）