真空泵電動機(jī)散熱不良問題分析及處理

劉小斌

（大唐寶雞熱電廠，陜西 寶雞721300）

1 改造措施實(shí)施前情況

大唐寶雞熱電廠（以下簡為本廠）主機(jī)4臺真空泵電動機(jī)，全部使用的是湘電電動機(jī)制造有限公司制造的Y2－355L－10型全封閉、自冷式籠型三相異步電動機(jī)，功率160kW、電壓380V、電流321A、轉(zhuǎn)速593r／min，由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速較慢，從電動機(jī)尾部到頭部風(fēng)速在逐漸降低，尾部散熱風(fēng)葉的風(fēng)經(jīng)過電動機(jī)散熱筋后基本不能到達(dá)頭部，造成電動機(jī)散熱效率低，電動機(jī)內(nèi)部繞組長期過熱，繞組絕緣顏色已經(jīng)開始變暗，如果繼續(xù)維持現(xiàn)狀運(yùn)行，將會造成電動機(jī)絕緣老化甚至燒毀。

2 現(xiàn)場檢查情況

本廠2臺機(jī)組分別使用2臺真空泵電動機(jī)，一般情況下是一主一備運(yùn)行，但是一旦投運(yùn)都是24h滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行。

對真空泵電動機(jī)三相電源電壓、電流進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)基本在額定范圍內(nèi)，且不存在由于不平衡電流和電源電壓過高或過低引起的電動機(jī)發(fā)熱現(xiàn)象。

我們利用檢修期間對電動機(jī)進(jìn)行了大修，并對電動機(jī)的電纜及電源開關(guān)進(jìn)行了仔細(xì)檢查，直阻、絕緣全部合格，沒有相間和匝間短路或接地現(xiàn)象，所以也不存在由于短路或接地引起的電動機(jī)發(fā)熱，電動機(jī)內(nèi)部清潔，無積塵，外部風(fēng)葉和風(fēng)罩無松動和斷裂現(xiàn)象。

電動機(jī)的散熱風(fēng)葉為6片直立風(fēng)葉，風(fēng)是對著罩殼吹的，繞回來后順著電動機(jī)散熱筋出去對電動機(jī)外殼進(jìn)行散熱，電動機(jī)外部清潔、環(huán)境溫度不高，風(fēng)葉、風(fēng)罩完整，不存在進(jìn)風(fēng)太熱或通風(fēng)不暢引起的電動機(jī)發(fā)熱。

另外，從愛普特?zé)岢上駜x的照片中可以看出，真空泵電動機(jī)為整體發(fā)熱嚴(yán)重。改造前真空泵電動機(jī)熱成像如圖1所示。

圖1 改造前真空泵電動機(jī)熱成像

3 電動機(jī)異常發(fā)熱的原因分析

（1）由于中、小型電動機(jī)的機(jī)殼形狀類似圓柱形，散熱風(fēng)扇又在電動機(jī)的尾部，電動機(jī)表面的換熱系數(shù)又和冷卻空氣的速度有關(guān)，所以電動機(jī)的實(shí)際換熱情況為表面換熱系數(shù)從前至后逐漸增大，這就導(dǎo)致電動機(jī)驅(qū)動端部分表面溫度較高，而后半部分表面溫度較低。

（2）電動機(jī)溫度分析：如果將電動機(jī)定子視為一均勻發(fā)熱的物體，當(dāng)發(fā)熱與散熱在某一溫度下達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，電動機(jī)表面溫升W可用下式表示：

式中，P為穩(wěn)態(tài)時(shí)單位時(shí)間定子所產(chǎn)生的熱量（W）；K為電動機(jī)表面的散熱系數(shù)［W／（m2· ℃）］；S為電動機(jī)表面面積（cm2）。

由此得出，電動機(jī)的表面溫升與定子產(chǎn)生的熱量成正比，與散熱系數(shù)、散熱面積成反比。其中散熱系數(shù)K又與電動機(jī)表面狀況有關(guān)，電動機(jī)在使用中若表面有灰，或有油污、臟堵等情況，就會使散熱系數(shù)K值變小，也將導(dǎo)致電動機(jī)溫升增大。

（3）對于低轉(zhuǎn)速或長期低負(fù)荷運(yùn)行的變頻電動機(jī)來說，由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速低，與其轉(zhuǎn)子同軸的風(fēng)葉轉(zhuǎn)速也相應(yīng)較低，所以它的冷卻效果將會大打折扣，因此，大多數(shù)變頻電動機(jī)尾部都沒有安裝風(fēng)扇，而是在尾部風(fēng)罩內(nèi)加裝了散熱風(fēng)機(jī)，并且根據(jù)現(xiàn)場需要對散熱風(fēng)機(jī)與主電機(jī)間進(jìn)行聯(lián)鎖控制。所以，只要尾部散熱風(fēng)機(jī)的電源為工頻且散熱風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，主電動機(jī)一般是不會發(fā)熱的。不過也有尾部未加裝散熱風(fēng)機(jī)的變頻電動機(jī)，比如本廠的給煤機(jī)、脫硫系統(tǒng)的皮帶脫水機(jī)電機(jī)等。

（4）一般情況下，各單位為避免電動機(jī)發(fā)熱導(dǎo)致溫升過大甚至燒毀電動機(jī)的事故，普遍采用的方法就是加大電動機(jī)的功率，這就難免造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

（5）本廠主機(jī)真空泵電動機(jī)轉(zhuǎn)速較低，又長期運(yùn)行在額定負(fù)荷，電動機(jī)尾部風(fēng)葉所產(chǎn)生的風(fēng)基本不能到達(dá)電動機(jī)頭部，這是造成真空泵電動機(jī)本體發(fā)熱的主要原因。

（6）本廠主機(jī)4臺真空泵電動機(jī)全部安裝在汽機(jī)0m凝結(jié)器和主機(jī)潤滑油箱后部，電動機(jī)周圍空間較小，在夏季用紅外線測溫儀測試環(huán)境溫度為24～35℃，電動機(jī)本體表面溫度為70～80℃，冬季環(huán)境溫度為15～20℃，電動機(jī)本體表面溫度為65～75℃。一般情況下環(huán)境溫度低于40℃時(shí)，電動機(jī)表面測試溫度要比電動機(jī)的繞組實(shí)際溫度約低10℃，所以，夏季電動機(jī)繞組實(shí)際溫度應(yīng)該在80～90℃。如果排除機(jī)械系統(tǒng)故障或其他原因而引起機(jī)械系統(tǒng)過載、電源電壓過高或過低及三相電流不平衡等因素，環(huán)境溫度升高，電動機(jī)的繞組溫度也將隨之升高，這是造成電動機(jī)本體發(fā)熱的另一原因。

4 處理過程

（1）將原真空泵電動機(jī)的后風(fēng)罩及風(fēng)葉拆除，測量散熱風(fēng)機(jī)軸流式通風(fēng)機(jī)的內(nèi)徑，將原電動機(jī)的后風(fēng)罩按軸流式通風(fēng)機(jī)的內(nèi)徑切除，在軸流風(fēng)機(jī)與真空泵電動機(jī)的風(fēng)罩上打孔，并將軸流風(fēng)機(jī)與真空泵電動機(jī)的風(fēng)罩用螺絲進(jìn)行連接。需注意的是，在接軸流風(fēng)機(jī)電源時(shí)要核對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，軸流風(fēng)機(jī)的風(fēng)必須吹向電動機(jī)外殼的散熱筋，沿散熱筋對外殼進(jìn)行冷卻。為防止軸流風(fēng)機(jī)振動和接觸面漏風(fēng)，須在軸流風(fēng)機(jī)與真空泵電動機(jī)的風(fēng)罩間加裝毛氈或其他減振和密封材料。

（2）為使軸流風(fēng)機(jī)的重量不至于全部加在真空泵電動機(jī)的后風(fēng)罩上，須在軸流風(fēng)機(jī)的下部裝設(shè)支撐架，在支撐架下部加裝調(diào)節(jié)高度的螺栓和用于減振的橡膠墊。

（3）本廠采用的散熱風(fēng)機(jī)是SF6－4型380V、2．2kW的低噪聲軸流式通風(fēng)機(jī)，它具有流量大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、耗電省、效率高、風(fēng)量大、噪聲低、結(jié)構(gòu)合理、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但由于現(xiàn)場條件限制，冷卻風(fēng)機(jī)電源是從主電動機(jī)接線盒處引接的，如是變頻運(yùn)行的電動機(jī)，則必須從變頻器前部即工頻電源處引接冷卻風(fēng)機(jī)電源，以免由于頻率降低引起風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。

（4）改造后的真空泵電動機(jī)如圖2所示。

圖2 改造后的真空泵電動機(jī)

5 運(yùn)行效果

利用電動機(jī)檢修和機(jī)組停運(yùn)消缺機(jī)會，分別對本廠2臺機(jī)組的4臺主機(jī)真空泵電動機(jī)進(jìn)行了改造，使電動機(jī)整體平均溫度較原來下降了22℃左右。改造后熱成像照片如圖3所示。

圖3 改造后真空泵電動機(jī)熱成像

6 預(yù)防措施及優(yōu)缺點(diǎn)

預(yù)防措施：（1）運(yùn)行及檢修部門應(yīng)該加強(qiáng)對現(xiàn)場設(shè)備的巡視和檢查，充分利用現(xiàn)場配置的紅外線測溫儀和熱成像儀，發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)異常溫升或溫度有上升趨勢時(shí)，要及時(shí)采取措施，查找原因，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。（2）對現(xiàn)有長期高溫的電氣設(shè)備要采取必要的降溫手段，避免由于長期過熱而造成的絕緣老化。

優(yōu)點(diǎn)：加裝了散熱風(fēng)機(jī)，降低了真空泵電動機(jī)的整體溫度，杜絕了電動機(jī)絕緣的進(jìn)一步老化，大大提高了封閉式電動機(jī)的散熱效率，有效降低了其運(yùn)行溫度，較好地解決了普遍以“大馬拉小車”的方式防止電動機(jī)運(yùn)行溫升的問題，從而達(dá)到節(jié)能和保障電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。技術(shù)簡便易行，效果顯著，效益無限。

缺點(diǎn)：使每臺真空泵電動機(jī)的相對功率增加了2．2kW，增加了廠用電的消耗。由于現(xiàn)場條件原因未使用獨(dú)立的電源聯(lián)鎖控制方式，如果風(fēng)機(jī)故障將會引起主電機(jī)過熱或跳閘。

7 結(jié)語

本次改造減少了設(shè)備的停運(yùn)次數(shù)，降低了維護(hù)成本，避免了真空泵電動機(jī)絕緣的繼續(xù)老化，節(jié)約了檢修維護(hù)材料和備品備件，進(jìn)一步提高了電氣設(shè)備的可靠性，減少了由于設(shè)備制造、安裝造成的不必要損失，開展了對運(yùn)行設(shè)備的參數(shù)分析，利用紅外線測溫和熱成像技術(shù)，準(zhǔn)確判斷了故障原因及發(fā)展趨勢。

事實(shí)上，由于我們技術(shù)水平的欠缺以及責(zé)任心不足，加之個(gè)別企業(yè)為了追求利潤，降低成本和標(biāo)準(zhǔn)而造成的損失還有不少，我們要引以為戒，提高員工的責(zé)任心，加強(qiáng)對設(shè)備的巡視、檢查和維護(hù)，以便能夠盡早地分析潛伏性故障，這也是確保設(shè)備安全運(yùn)行的重要手段。

［1］李發(fā)海，朱東起．電機(jī)學(xué)［M］．第4版．中國電力出版社，2007