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動過程中機械因素或電磁作用導致的振動現(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，當轉子轉速達到一階臨界轉速的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。軸承的結構和設計參數(shù)決定著軸承的穩(wěn)定性能。軸承結構是否合理，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，油膜太厚也會導致轉子的臨界轉速降低，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）外部因素導致油膜振蕩。當機組穩(wěn)定運轉時，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。《機動往復泵》（GB/T 9234—2008）中規(guī)定：機組電機的最大功率應該在超過安全泄壓裝置設定壓力的余量的基礎上，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）核查供電質量，避免電壓過高或過低?！峨娔苜|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）傳動機構造成電機發(fā)熱。一般是傳動機構如皮帶過緊或與傳動機構不同心，使軸承負載增加導致發(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，定子繞組短路導致電機過熱。

（3）定、轉子相互摩擦。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）轉子線圈接頭松脫或轉子斷條。維修保養(yǎng)時應全面檢查，可用儀器查出轉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)表面磨損都會導致繞線式電機發(fā)熱，應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，應選擇合適的潤滑油，并保證油品質量。

（7）轉子與軸承接觸面小，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，應做到保持電機表面干凈整潔，進風口沒有塵土、纖維等，還應檢查軸承潤滑情況。一般來說，電機在運行5 000 h左右時應補充或更換潤滑脂，避免注水泵電機出現(xiàn)軸承過熱或潤滑變質的情況。值得注意的是，在更換潤滑脂時，應先清理干凈舊的潤滑油，避免電機運轉出現(xiàn)故障。（3）檢查轉子轉動情況，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軸，檢查軸承的徑向游隙狀況，當達到特定峰值時，應及時更換軸承，以免出現(xiàn)運行故障。（4）檢查電機的電刷裝配情況。電刷負責在旋轉部件與靜止部件之間傳導電流，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）更換繞組時應遵循原繞組模式。隨意修改原設計繞組模式，很有可能會造成電機的部分性能惡化，以至于影響整個設備的運轉。

3 結語

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