電機(jī)可靠性影響因素研究*

(上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司，上海 200333)

0 引言

旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指主要依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成特定功能的機(jī)械，如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要設(shè)備，電動(dòng)機(jī)的用電量占到整個(gè)工業(yè)用電量的70%以上，是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中數(shù)量最龐大的一類設(shè)備，而中小型電動(dòng)機(jī)涵蓋功率范圍0.55kW～5000kW、電壓范圍380V～10kV、機(jī)座號范圍H80～H630，目前我國的中小型電機(jī)產(chǎn)品約有300多個(gè)系列、1500多個(gè)品種，每年的生產(chǎn)量占到整個(gè)電動(dòng)機(jī)年產(chǎn)量的60%～70%，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、運(yùn)輸、國防等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，中小型電機(jī)的安全可靠運(yùn)行事關(guān)重大。

電機(jī)作為各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要驅(qū)動(dòng)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域，一臺大型設(shè)備或一條生產(chǎn)線往往需要幾十臺、甚至數(shù)百臺的驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī)，哪怕只有其中一臺電機(jī)發(fā)生故障，將導(dǎo)致整套設(shè)備、系統(tǒng)或生產(chǎn)線故障；而現(xiàn)代化大生產(chǎn)特別強(qiáng)調(diào)連續(xù)性，要求成套設(shè)備可靠，不間斷地運(yùn)行，由于設(shè)備運(yùn)行的中斷，哪怕僅僅幾小時(shí)，其損失就可高達(dá)幾十萬、幾百萬甚至更多，嚴(yán)重的可能造成成套設(shè)備的報(bào)廢。因此，與之配套的電動(dòng)機(jī)安全可靠地連續(xù)運(yùn)行，顯得至關(guān)緊要。

本文從對各類在正常運(yùn)行中的電機(jī)的各個(gè)敏感參數(shù)進(jìn)行檢測，指出其中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，并提出一系列用于診斷的方法和步驟，用以幫助電機(jī)使用方較早的發(fā)現(xiàn)問題，更快的解決問題；以避免由于各種微小的故障發(fā)現(xiàn)不及時(shí)導(dǎo)致的問題擴(kuò)大從而造成設(shè)備的停機(jī)甚至損壞。

1 電機(jī)故障的主要現(xiàn)象

電動(dòng)機(jī)作為能將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以供使用的用電設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)以及家用領(lǐng)域的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)比較簡單，由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)主要部分，以及端蓋、軸承、風(fēng)扇等輔件構(gòu)成。

在電機(jī)運(yùn)行中，這些部件都有可能出現(xiàn)問題，有些是制造過程中的工藝不當(dāng)或設(shè)計(jì)不當(dāng)，有些是使用過程中的勞損或使用不當(dāng)，這些問題都會造成各類的異常現(xiàn)象，綜合起來有以下幾類現(xiàn)象：溫度異常、振動(dòng)噪聲異常、電參數(shù)異常等。

2 各類電機(jī)的故障現(xiàn)象及機(jī)理

2.1 溫度異常

2.1.1 概述

電動(dòng)機(jī)的主要發(fā)熱部件一般為繞組以及軸承，具體到表象上的溫度異常一般分為以下幾類：軸承溫度過高、繞組溫度過高、機(jī)殼溫度過高等。

2.1.2 軸承溫度過高

2.1.2.1 軸承溫度過高的危害

電動(dòng)機(jī)的軸承作為支撐轉(zhuǎn)子的主要部件，如果出現(xiàn)溫度過高而不解決，會導(dǎo)致電機(jī)軸承損耗變大，效率變低；甚至可能導(dǎo)致電機(jī)軸承咬死，造成電機(jī)突然失速；最后造成整套傳統(tǒng)系統(tǒng)的損毀。因此，對電機(jī)軸承狀況的監(jiān)測至關(guān)重要。

2.1.2.2 軸承溫度過高的原因

造成軸承溫度過高的原因一般有以下幾類磨損：機(jī)械部件在長期的運(yùn)行過程中必然會發(fā)生損耗，正常運(yùn)行的電機(jī)應(yīng)該每隔幾年對軸承進(jìn)行一次更換，這方面的懈怠可能造成軸承的過度磨損。過度磨損后的軸承會產(chǎn)生一系列的現(xiàn)象，如軸承溫度過高、軸承振動(dòng)變大以及軸承異響等。

缺油：電機(jī)的軸承中會添加潤滑脂用以對軸承進(jìn)行潤滑，正常運(yùn)行中的電機(jī)軸承內(nèi)的潤滑脂會逐漸損耗，當(dāng)潤滑脂損耗過大時(shí)，會造成潤滑不暢，進(jìn)而造成電機(jī)軸承溫度顯著升高。當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸承溫度過高而無其他伴生現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)當(dāng)停機(jī)檢查電機(jī)的軸承情況。

其它：電機(jī)作為一個(gè)整體部件，各個(gè)部件的溫度過高都有可能傳導(dǎo)到軸承上而導(dǎo)致軸承溫度過高，因此，當(dāng)排查出軸承無異常后，應(yīng)當(dāng)著重檢查問題軸承附近的電機(jī)各個(gè)部件的異常狀況。

軸承溫度顯著升高的問題需要及時(shí)排查，因?yàn)檫@類問題如不及時(shí)解決，當(dāng)軸承溫度過高時(shí)，可能會造成潤滑脂蒸發(fā)等現(xiàn)象，會大大增加潤滑脂的損耗，在很短的時(shí)間內(nèi)造成軸承的損壞甚至咬死，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸承溫度過高時(shí)，需要及時(shí)排查，避免造成進(jìn)一步的危害。

2.1.3 繞組溫度過高

2.1.3.1 繞組溫度過高的危害

作為電機(jī)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能最為重要的部件，電機(jī)繞組的狀態(tài)監(jiān)控非常重要，通過對繞組溫度的監(jiān)控，能夠反映很多問題，諸如軸承問題導(dǎo)致的負(fù)載過大、繞組絕緣受損、負(fù)載端異常等，都會導(dǎo)致電機(jī)的繞組溫度過高。過高的溫度會損害繞組的絕緣，傳導(dǎo)到軸承上會加速軸承油脂的損耗；因此，對繞組的溫度的監(jiān)控也同樣至關(guān)重要。

2.1.3.2 繞組溫度過高的原因

造成繞組溫度過高的原因一般有以下幾類

負(fù)載異常：電機(jī)的使用方在選購電機(jī)之前會根據(jù)實(shí)際使用的情況選擇一臺合適的電機(jī)，在運(yùn)行過程中的負(fù)載突然變化會導(dǎo)致電機(jī)的繞組溫度發(fā)生明顯的變化。一般負(fù)載的突然變化還會導(dǎo)致電機(jī)電流的突然變化。

散熱異常：電機(jī)在運(yùn)行的過程中，會產(chǎn)生各種損耗，其中定/轉(zhuǎn)子損耗，鐵耗都主要體現(xiàn)在繞組溫度上，這就需要靠諸如機(jī)殼上的散熱筋等部件將這部分發(fā)熱耗散出去，當(dāng)發(fā)現(xiàn)繞組溫度過高時(shí)，可檢查電機(jī)進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口是否有污物阻擋，散熱筋是否有損壞等現(xiàn)象。

繞組老化：正常運(yùn)行的電機(jī)內(nèi)部溫度一般較高，對于變頻器供電的電機(jī)，還存在著諧波的問題，這些問題都會導(dǎo)致繞組以及磁鋼等部件的老化，當(dāng)老化達(dá)到一定程度時(shí)，就會造成電機(jī)性能的下降，電機(jī)從正常運(yùn)行狀況變成過載運(yùn)行，繞組的溫度就會顯著上升，一般這類問題導(dǎo)致的繞組溫度變化比較緩慢，不太容易發(fā)生溫度的突然上升。

繞組的溫度過高相較于電機(jī)軸承的溫度問題來說是個(gè)比較緩慢地異?，F(xiàn)象，一般繞組的溫度過高會伴生各類其他異常，但對繞組的溫度監(jiān)測相對于其他數(shù)值的監(jiān)測(諸如風(fēng)扇損壞會造成的振動(dòng)異常)來說較為簡單，所以繞組溫度的監(jiān)控是目前電機(jī)狀況檢測最為普遍通用的一個(gè)方法。

2.1.4 機(jī)殼溫度過高

2.1.4.1 機(jī)殼溫度監(jiān)測的重要性

對于較大的電機(jī)，一般采用預(yù)埋溫度監(jiān)測設(shè)備的方法對電機(jī)的軸承或繞組進(jìn)行監(jiān)測，但對于體型較小的電機(jī)，預(yù)埋溫度監(jiān)測設(shè)備的方法有時(shí)不容易實(shí)現(xiàn)，同樣的，有些電機(jī)在出廠的時(shí)候并未預(yù)埋溫度監(jiān)控探頭，這時(shí)，可采用非接觸的溫度測量方法由專業(yè)的值班人員對電機(jī)進(jìn)行巡檢來替代預(yù)埋溫度監(jiān)測探頭的方法。同樣，能起到對溫度過高的預(yù)警作用。

2.1.4 傳統(tǒng)電機(jī)各部位溫度限值

由上文可以看出，在電機(jī)的實(shí)際使用中，很多的故障會導(dǎo)致溫度異常的發(fā)生，因此，對溫度的監(jiān)控在電機(jī)的實(shí)際使用中非常重要，對此，國標(biāo)GB 14711對電機(jī)在安全使用中的主要部位溫度進(jìn)行了規(guī)定，下表對此進(jìn)行了梳理，見表1。

表1 傳統(tǒng)電機(jī)主要部位溫度(℃)、溫升(K)限值

2.2 噪聲振動(dòng)異常

2.2.1 概述

電動(dòng)機(jī)作為一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的用電設(shè)備，在使用的過程中，不可避免的會產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，尤其是當(dāng)電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生異常時(shí)，最先造成的異?，F(xiàn)象，就是噪聲或者振動(dòng)的顯著變大。因此，對噪聲和振動(dòng)的監(jiān)測，能夠較早的對電機(jī)的故障進(jìn)行預(yù)警，以免引起更大的危害。

2.2.2 振動(dòng)過大

2.2.2.1 振動(dòng)過大的危害

正常運(yùn)行中的電機(jī)，不可避免的會產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)作為電機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，也是進(jìn)行各類電機(jī)進(jìn)行型式試驗(yàn)的幾個(gè)主要項(xiàng)目之一，長期運(yùn)行的電機(jī)，當(dāng)發(fā)生有機(jī)械零部件松脫時(shí)，就會產(chǎn)生明顯的振動(dòng)，如軸承的磨損過度會導(dǎo)致電機(jī)軸伸側(cè)的振動(dòng)變大，振動(dòng)的變大是個(gè)惡性循壞的過程，過大的振動(dòng)會造成更多零部件的損壞，導(dǎo)致振動(dòng)變得更大，最后造成斷軸、底腳斷裂等嚴(yán)重危害，嚴(yán)重的可能造成“機(jī)毀人亡”的嚴(yán)重事故。

2.2.2.2 振動(dòng)過大的原因

造成電機(jī)振動(dòng)變大的原因有很多，機(jī)械結(jié)構(gòu)上的受損、電氣結(jié)構(gòu)上的老化以及安裝本身的原因都會導(dǎo)致振動(dòng)變大。從監(jiān)測的角度來說，分為各個(gè)部位上的振動(dòng)數(shù)值異常，主要分為前端蓋振動(dòng)異常、后端蓋振動(dòng)異常、機(jī)座振異常三類。

前端蓋振動(dòng)異常：對于長期運(yùn)行的電機(jī)來說，軸承是最易老化的機(jī)械部件，當(dāng)軸承出線磨損時(shí)，電機(jī)的端蓋側(cè)就有可能產(chǎn)生明顯的振動(dòng)變大現(xiàn)象，此外，電機(jī)的出軸產(chǎn)生問題也有可能造成端蓋側(cè)的振動(dòng)異常，當(dāng)電機(jī)在制造過程中的工藝問題或使用不當(dāng)，在長期的運(yùn)行之后，可能造成電機(jī)的出軸產(chǎn)生裂紋，或者出軸發(fā)生彎曲變形，導(dǎo)致電機(jī)受力不均，這類問題產(chǎn)生的振動(dòng)往往比較明顯；當(dāng)發(fā)生這類問題是，往往會在電機(jī)出軸側(cè)產(chǎn)生肉眼可見的徑向跳動(dòng)。

后端蓋振動(dòng)異常：多數(shù)電機(jī)在非出軸側(cè)安裝了用于散熱的風(fēng)扇，當(dāng)風(fēng)扇產(chǎn)生破損時(shí)，就會在電機(jī)的后端蓋側(cè)發(fā)生振動(dòng)的明顯變大現(xiàn)象，這類問題可以停機(jī)檢查風(fēng)扇的完整性，如風(fēng)扇狀況良好，則應(yīng)當(dāng)檢查電機(jī)后軸承是否有異?，F(xiàn)象。

機(jī)座振動(dòng)異常：機(jī)座作為電機(jī)的主體，各類振動(dòng)都會傳達(dá)的電機(jī)的機(jī)座上，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)整體發(fā)生較為明顯的振動(dòng)變大時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先確認(rèn)電機(jī)的安裝是否發(fā)生了松動(dòng)，確保每個(gè)安裝緊固件是否有松動(dòng)或者變形現(xiàn)象；當(dāng)電機(jī)外部安裝緊固部件以及電機(jī)本體的各個(gè)緊固部件都未發(fā)生松動(dòng)時(shí)，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行拆機(jī)檢查，確認(rèn)電機(jī)是否有內(nèi)部元件松動(dòng)，確認(rèn)是否有諸如轉(zhuǎn)子偏心塊的松動(dòng)、轉(zhuǎn)子掃膛等情況。

2.2.2.3 傳統(tǒng)電機(jī)振動(dòng)限值

振動(dòng)的產(chǎn)生因素有很多，在檢測監(jiān)控方面，主要是對電機(jī)三個(gè)方向的位移、速度以及加速度進(jìn)行監(jiān)控，以此來分析電機(jī)某個(gè)部位可能產(chǎn)生的問題，下表對傳統(tǒng)電機(jī)在運(yùn)行過程中的振動(dòng)限值進(jìn)行了梳理，見表2。

表2 傳統(tǒng)電機(jī)振動(dòng)限值

2.2.3 噪聲過大

2.2.3.1 噪聲過大的危害

電機(jī)產(chǎn)生的噪聲主要分為機(jī)械噪聲和電磁噪聲，正常運(yùn)行的電機(jī)，都會有這兩類噪聲，相對于電機(jī)的振動(dòng)異常，噪聲的陡增更易被人發(fā)現(xiàn)并察覺，也更易容易引起注意。因而噪聲異常是最容易被發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，過大的電磁噪聲意味著電機(jī)繞組線圈可能存在問題，而過大的機(jī)械噪聲則意味著可能存在機(jī)械部件的松脫甚至斷裂。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的電機(jī)傳出異響的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)及時(shí)排查問題，嚴(yán)重的應(yīng)當(dāng)立即停機(jī)，以免噪聲更為嚴(yán)重的事故。

2.2.3.2 噪聲過大的原因

電磁噪聲和機(jī)械噪聲有時(shí)并不容易區(qū)分，這時(shí)可以采用停機(jī)檢測的方法進(jìn)行確診，當(dāng)斷開電機(jī)電源時(shí)，電機(jī)速度緩慢下降，此時(shí)如果噪聲依然存在，則為機(jī)械噪聲，如噪聲立即消失，則一般為電磁噪聲。

2.2.3.2.1 電磁噪聲過大的原因

電磁噪聲的產(chǎn)生，一般由于通入繞組上的電流中含有較大的諧波，從而引起繞線等部件的高頻振動(dòng)所產(chǎn)生。一般在由變頻器供電的電機(jī)上較為明顯。當(dāng)變頻器電源質(zhì)量較差時(shí)，長期的運(yùn)行會破壞電機(jī)的繞組絕緣，就會更為明顯的電磁噪聲；此外，鑄造的工藝產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子氣隙，繞線的松動(dòng)等原因，都會造成電機(jī)的電磁噪聲增大。由于電磁噪聲的一般由電機(jī)內(nèi)部電氣通電部件產(chǎn)生，確診一般較為復(fù)雜，所以，排查時(shí)，一般先排查諸如電源質(zhì)量問題等外部原因，再對電機(jī)進(jìn)行拆解從而對內(nèi)部問題進(jìn)行排查。

2.2.3.2.2 機(jī)械噪聲過大的原因

旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的用電設(shè)備，在使用的過程中會不可避免的產(chǎn)生振動(dòng)，長期的運(yùn)行下，部件就會產(chǎn)生松動(dòng)甚至松脫，就會導(dǎo)致“異響”的產(chǎn)生，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)有異響的時(shí)候，可仔細(xì)分析異響的發(fā)生部位，結(jié)合對振動(dòng)的分析，找出產(chǎn)生異響得到源頭。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異響源于電機(jī)軸伸端時(shí)，一般是由電機(jī)前軸承或與負(fù)載的連接發(fā)生問題而產(chǎn)生；當(dāng)發(fā)現(xiàn)異響源于后軸側(cè)時(shí)，一般由風(fēng)扇的破損或后軸承的問題而產(chǎn)生；當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)內(nèi)部有異響產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即停機(jī)，檢查電機(jī)內(nèi)部是否有掃膛或偏心塊松脫等情況發(fā)生。

2.2.3.3 傳統(tǒng)電機(jī)噪聲限值

噪聲在實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警中由于干擾因素很多，存在較大困難，一般對電機(jī)在空載狀況下的噪聲進(jìn)行測試，從而分析電機(jī)可能存在的問題，本文對傳統(tǒng)電機(jī)的空載噪聲進(jìn)行了梳理，見表3以及表4。

表3 傳統(tǒng)電機(jī)噪聲限值

表4 高壓電機(jī)噪聲限值

2.3 電參數(shù)異常

2.3.1 概述

電機(jī)作為一種用電設(shè)備，電參數(shù)是一個(gè)最基礎(chǔ)的性能參數(shù)，從電機(jī)的用電情況中，不僅能反應(yīng)出電機(jī)自身的運(yùn)行狀態(tài)，還能反應(yīng)出負(fù)載端的工作狀態(tài)，而且，相對于振動(dòng)和噪聲來說，電參數(shù)不易受外界干擾，而相對于溫度指標(biāo)來說，電參數(shù)又有反應(yīng)迅速的優(yōu)勢；因此，電參數(shù)是對電機(jī)運(yùn)行狀況監(jiān)測以及異常警示的一個(gè)最為簡單可行的方法。常用的電參數(shù)監(jiān)控一般采用電流監(jiān)控和電壓監(jiān)控。

2.3.2 電壓偏差過大

2.3.2.1 電壓偏差過大的危害

電機(jī)作為一個(gè)用電設(shè)備，供電的保證是保證其正常運(yùn)行的一個(gè)主要指標(biāo)，過度的欠壓會造成電機(jī)的失速，電流的過大，長期的欠壓會導(dǎo)致電機(jī)和輸電線路長時(shí)間工作在過載狀態(tài)下，導(dǎo)致電機(jī)和輸電線路的損壞；而過壓則會破壞電機(jī)以及輸電線路的絕緣，可能會在短時(shí)間內(nèi)造成嚴(yán)重的事故；相較于過壓和欠壓，缺相也同樣致命，同樣會在短時(shí)間內(nèi)造成嚴(yán)重的事故。因此，對電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警是保證設(shè)備正常工作的一個(gè)重要指標(biāo)。

2.3.2.2 電壓偏差過大的原因

電壓的幅值的可靠性一般由電源決定，匹配的電源余量不足，電機(jī)的遇到負(fù)載異常波動(dòng)的時(shí)候就會產(chǎn)生明顯的壓降，會導(dǎo)致電機(jī)的失速，造成設(shè)備的停機(jī)，而匹配的余量過大，則占用場地且經(jīng)濟(jì)效益不佳。

當(dāng)電機(jī)發(fā)生欠壓時(shí)，一般有兩類原因造成，一類是電源問題，電網(wǎng)的波動(dòng)，就會導(dǎo)致供電電壓的波動(dòng)，造成欠壓現(xiàn)象，另一類問題是負(fù)載問題，過多設(shè)備的同時(shí)運(yùn)行或者當(dāng)前電機(jī)的短時(shí)過載運(yùn)行，導(dǎo)致負(fù)載過重，造成欠壓的現(xiàn)象，多數(shù)的電機(jī)都有一個(gè)工作電壓范圍，應(yīng)當(dāng)盡量保證工作電壓的該范圍內(nèi)。

當(dāng)電機(jī)發(fā)生過壓時(shí)，也由電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成電源問題和負(fù)載問題造成，在配套多臺用電設(shè)備同時(shí)工作的電源系統(tǒng)中，如有多臺設(shè)備同時(shí)停止工作，可能會造成供電電壓的陡增，因此，有計(jì)劃的停機(jī)也是非常必要的。

當(dāng)電機(jī)發(fā)生缺相時(shí)，需要立即停機(jī)，切斷供電回路進(jìn)行排查，一般先對輸電回路進(jìn)行排查，確認(rèn)輸電回路是否可靠，再對電源進(jìn)行排查，確認(rèn)電源是否有異常情況，如上述兩者都正常工作，則問題一般出現(xiàn)在兩者的連接部件上。

當(dāng)電機(jī)供電電壓出現(xiàn)明顯的三相不平衡時(shí)，一般通過對電流的分析進(jìn)行排查。

2.3.2.3 傳統(tǒng)電機(jī)電壓偏差的限值

對電壓的監(jiān)控，相當(dāng)于對電機(jī)用電環(huán)境的監(jiān)控，穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，是保證電機(jī)可靠運(yùn)行的首要條件，一般對電源電壓的要求，為額定電壓的±10%之內(nèi)，傳統(tǒng)電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，也會考慮電源電壓的波動(dòng)(又稱能源波動(dòng))，當(dāng)電壓在額定電壓的±10%之內(nèi)時(shí)，電機(jī)都能穩(wěn)定的運(yùn)行。超出該范圍，電機(jī)絕緣可能受損，而低于該范圍，電機(jī)電流可能過高，最終導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱過大而受損。

2.3.3 電流偏差過大

2.3.3.1 電流偏差過大的危害

電壓的監(jiān)測更多的是反映電源供電的情況，而電機(jī)用電的情況則由電流的監(jiān)測情況來反應(yīng)，電機(jī)的過載會導(dǎo)致電流偏大，負(fù)載的松脫會導(dǎo)致電流的偏小，而繞組絕緣受損或者人員的觸電則會導(dǎo)致電流的不平衡；反言之，過大的電流會導(dǎo)致電機(jī)的溫度明顯升高從而造成電機(jī)的損毀；過小的電流意味著電機(jī)負(fù)載側(cè)或者負(fù)載連接處的松脫，不及時(shí)解決可能造成更嚴(yán)重的問題；而電流的偏差則多數(shù)意味著電機(jī)的絕緣問題甚至人身意外的發(fā)生。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決電流的不正常偏差不但是電機(jī)使用可靠的一個(gè)保證，也是電機(jī)使用安全的必要條件。

2.3.3.2 電流偏差過大的原因

電流的數(shù)值能夠真實(shí)地反映用電設(shè)備的使用情況，一般會有以下幾類異常電流偏差。

電流過大：當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)電流超過限定數(shù)值時(shí)，應(yīng)當(dāng)先行檢查電機(jī)的供電情況，是否有欠壓或者過壓的情況發(fā)生；供電電源正常時(shí)，過流的發(fā)生意味著電機(jī)的負(fù)載發(fā)生了異常變大，軸承的磨損、缺油會造成電機(jī)負(fù)載變大；而電機(jī)負(fù)載側(cè)的問題也會造成電機(jī)的負(fù)載變大導(dǎo)致過流現(xiàn)象的發(fā)生；其次，當(dāng)電機(jī)的絕緣發(fā)生問題時(shí)，會導(dǎo)致電機(jī)的相間短路或者對地短路，這些問題也會導(dǎo)致過流現(xiàn)象的發(fā)生，絕緣問題的一般還伴有電流不平衡的現(xiàn)象。

電流過?。寒?dāng)電機(jī)與負(fù)載的連接發(fā)生松脫時(shí)，就會產(chǎn)生電流的明顯變小。此時(shí)，應(yīng)當(dāng)檢查電機(jī)與負(fù)載連接的完好性，確認(rèn)是否有連接部件的松脫，諸如連軸器松脫，劃牙等現(xiàn)象。同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)檢查負(fù)載的工作狀況是否良好。

電流偏差過大：電流偏差分為兩類，當(dāng)電流的數(shù)值發(fā)生偏差時(shí)，一般會有三類原因：一是電源的問題，供電電壓的不平衡會直接導(dǎo)致電機(jī)電流的不平衡，對電源的檢修是解決此類問題的可行方法；二是繞組的老化，電機(jī)長期運(yùn)行后，可能會有繞組老化的現(xiàn)象發(fā)生，造成繞組的數(shù)值發(fā)生變化，導(dǎo)致電流不平衡的產(chǎn)生，可以通過停機(jī)，檢查繞組的匝間以及繞組阻值的方法來排查這類問題；三是繞組的絕緣問題，這類問題發(fā)生時(shí)，電機(jī)的某相或者某幾相電流會明顯增大，應(yīng)當(dāng)立即停機(jī)檢查繞組的相間絕緣以及對地絕緣。

電流不平衡：不同于電機(jī)的電流數(shù)值不平衡，當(dāng)電機(jī)的對地絕緣產(chǎn)生問題時(shí)，可能反應(yīng)在三相電流數(shù)值上的變化并不明顯，三相電流數(shù)值并未明顯增大，同時(shí)三相電流的數(shù)值也并未失衡，但通過諸如專業(yè)的功率分析儀等儀器設(shè)備，對電機(jī)電流進(jìn)行分析，會發(fā)現(xiàn)有零序負(fù)序電流的產(chǎn)生，意味著電機(jī)對地產(chǎn)生了明顯的放電現(xiàn)象。提早的發(fā)現(xiàn)這類問題能夠在絕緣徹底擊穿前解決這類隱患。

2.3.3.3 傳統(tǒng)電機(jī)電流偏差的限值

幾乎電機(jī)的任何一部位的異常，都能時(shí)時(shí)地體現(xiàn)在時(shí)時(shí)的電流數(shù)值上，因此，本文對電機(jī)電流的偏差給出了一個(gè)限值，當(dāng)電流與額定值偏差過大時(shí)，電機(jī)運(yùn)行就有可能有異常發(fā)生，需要仔細(xì)檢查電機(jī)的運(yùn)行情況，具體見表5。

表5 傳統(tǒng)電機(jī)電流偏差的限值

3 電機(jī)可靠性影響因素

3.1 概述

電機(jī)作為一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的用電設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各類場合，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便；由于其維護(hù)周期長，所以其可靠性的保證尤為重要，但使用中的各種特殊情況，會對電機(jī)各個(gè)部件的壽命產(chǎn)生影響，進(jìn)而造成電機(jī)的壽命縮短，造成可靠性的降低。一般，影響可靠性的因素分為兩類：環(huán)境因素以及使用不當(dāng)。

3.2 可靠性降低的因素

3.2.1 環(huán)境因素

電機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí)，會考慮其實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境，針對不同的應(yīng)用環(huán)境，會采取不同的設(shè)計(jì)，諸如隔爆電機(jī)、潛水電機(jī)等，都是針對特殊應(yīng)用場合的專用電機(jī)。但實(shí)際使用中，成套設(shè)備的位置不固定，或者遭遇惡劣的氣候，造成實(shí)際使用環(huán)境超過設(shè)計(jì)值。就會造成設(shè)備的失效。因此，實(shí)際使用中，應(yīng)當(dāng)注意設(shè)備的標(biāo)注使用環(huán)境，或者結(jié)合實(shí)際的使用環(huán)境，選擇合適的配套電氣設(shè)備，對于電機(jī)，同樣如此。如在環(huán)境污染等級比較惡劣的場合，盡量避免選用開啟式結(jié)構(gòu)的電機(jī)，以防發(fā)生諸如油污、粉塵進(jìn)入電機(jī)殼體內(nèi)，造成絕緣失效，掃膛等現(xiàn)象的發(fā)生；而在戶外應(yīng)用場合，應(yīng)避免近地安裝，并選用IP防護(hù)等級較高的電機(jī)，以防在遭遇惡劣天氣時(shí)，電機(jī)的損毀；對于沿海環(huán)境的使用場合，使用的電機(jī)有針對鹽霧以及潮濕環(huán)境的設(shè)計(jì)，以防腐蝕現(xiàn)象的過快發(fā)生。

3.2.2 使用因素

電機(jī)在實(shí)際選用時(shí)，一般都會考慮經(jīng)濟(jì)因素。規(guī)格較小的電機(jī)價(jià)格較低，然而，實(shí)際使用時(shí)，可能遭遇各種的突發(fā)情況，電網(wǎng)的波動(dòng)，負(fù)載的不穩(wěn)，對于選型過于拘謹(jǐn)?shù)碾姎庠O(shè)備會造成過載的現(xiàn)象，長期的累積就會造成性能的喪失，引發(fā)失效現(xiàn)象，造成可靠性的降低。因此，適當(dāng)?shù)牧羧∮嗔渴翘嵘煽啃缘囊粋€(gè)方法，二期，長期的運(yùn)行后，各部件的老化不可避免，會造成性能的降低，此時(shí)，余量的留取就會發(fā)揮作用，所以，余量的留取還能延長成套設(shè)備的使用壽命，提升成套設(shè)備的可靠性。而使用的過程中，應(yīng)當(dāng)避免過載的現(xiàn)象發(fā)生，也應(yīng)當(dāng)避免過度頻繁的起停情況，以防由于上述情況而導(dǎo)致的電機(jī)電流超出設(shè)計(jì)值，造成繞組和輸電線路的加速老化；同時(shí)，供電設(shè)備的選擇也應(yīng)當(dāng)注意，選擇合適容量的電源，能保證供電的質(zhì)量，減少欠壓的情況發(fā)生；變頻器供電的電氣回路中，電機(jī)繞組會收到變頻器中的諧波影響，這也是必須考慮的因素。

4 結(jié)語

電機(jī)的可靠性研究是一個(gè)長期的過程，需要對電機(jī)的全生命周期進(jìn)行研究才可能得到一個(gè)完全準(zhǔn)確的研究方法，本文從故障機(jī)理出發(fā)，分析每一類故障可能導(dǎo)致的故障現(xiàn)象，并進(jìn)行了分類，以此簡化電機(jī)可靠性的分析過程。