船用三相異步電動機(jī)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(jī)常見故障進(jìn)行分析研究，探索造成故障的原因。同時，結(jié)合故障分析及船上實際應(yīng)用環(huán)境、使用周期、機(jī)組裝配等方面闡述電機(jī)修理中應(yīng)注意的事項，并在裝配修后運行試驗，經(jīng)過實際使用來驗證，均未再發(fā)生燒毀、抱死、跑套等現(xiàn)象，對后續(xù)船用三相異步電動機(jī)的修理、裝配具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：船用;電動機(jī);故障分析

引言

三相異步電動機(jī)作為船上主要的傳動裝置，能夠驅(qū)動閥門、水泵等機(jī)械設(shè)備的運行，其主要應(yīng)用于海水冷卻系統(tǒng)、滑油輸送系統(tǒng)、污水排除系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等。具有制造、維修方便、操作簡單等優(yōu)點，且有較高的效率和接近恒速的負(fù)載特性。船上應(yīng)用的電網(wǎng)主要是柴油/汽輪發(fā)電機(jī)輸出的交流電，交流電網(wǎng)作為主電網(wǎng)就使得三相異步電動機(jī)在船上被廣泛應(yīng)用。

1 常見故障分析

1.1 定子繞組絕緣低

在修理過程中，發(fā)現(xiàn)電機(jī)定子繞組絕緣低是一個重要故障點，曾發(fā)生過因為絕緣低而導(dǎo)致電機(jī)燒毀現(xiàn)象，尤其是封閉式風(fēng)扇冷卻電機(jī)逐步被新式開放式電機(jī)取代，以主滑油泵電機(jī)為例，工作環(huán)境在主機(jī)艙，主機(jī)艙的環(huán)境相對其他部位來講油霧多、潮氣大，電機(jī)是自冷電機(jī)（開放式），在電機(jī)運轉(zhuǎn)時，空氣從電機(jī)的底部被吸入電機(jī)內(nèi)部再從頂部排出進(jìn)行一個循環(huán)，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(jī)繞組上造成侵蝕，導(dǎo)致電機(jī)繞組的絕緣層逐漸損壞，使電機(jī)的絕緣性能下降。

三相異步電機(jī)絕緣低修理過程會進(jìn)行清洗、烘烤、浸漆等不同處理，電機(jī)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(dǎo)致的，如果電機(jī)進(jìn)行浸漆處理，引出線是一個重大關(guān)注點。目前電機(jī)浸漆大多采用真空浸漆，由此衍生了引出線發(fā)硬和裂紋問題，浸漆后的電機(jī)需要烘烤，而引出線按照J(rèn)B/T 6213.4《電機(jī)繞組引接軟電纜和軟線 第4部分：連續(xù)運行導(dǎo)體最高溫度為180℃的軟纜的軟線》中，明確了引出線應(yīng)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(jìn)出線進(jìn)行防護(hù)，導(dǎo)致引出線也被浸漆，絕緣漆對引出線的外皮進(jìn)行腐蝕，同時高溫烘烤進(jìn)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(jī)的使用留下絕緣和短路的隱患。

1.2電機(jī)存在串軸問題

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

b）自帶風(fēng)扇冷卻的電機(jī)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動產(chǎn)生軸向力，尤其是轉(zhuǎn)速較快、徑向配合間隙相對較松的電機(jī)反應(yīng)最明顯，所以在修理過程中風(fēng)扇不可換型，避免大風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致軸串動，同時還會出現(xiàn)軸承跑套問題。

為了避免軸向力，很多船用電機(jī)采用新式開放式的電機(jī)（舊型電機(jī)為封閉式），例如上海人民電機(jī)實業(yè)有限公司采用新式的JYDD280S-4C型電機(jī)，采用自冷方式，一方面取消了風(fēng)扇冷卻，避免風(fēng)扇轉(zhuǎn)動引起的軸向力，也減小了機(jī)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(jī)軸向傳動造成軸承發(fā)熱現(xiàn)象。筆者曾經(jīng)對比開口和閉口兩種波形彈簧墊圈的運用區(qū)別，發(fā)現(xiàn)開口波形彈簧墊圈對于降低軸向力要明顯優(yōu)于閉口。

1.3電機(jī)運行發(fā)熱問題

電機(jī)發(fā)熱是電機(jī)修理中最常見的故障現(xiàn)象，可以分為軸承發(fā)熱帶動全身發(fā)熱，和繞組發(fā)熱引起全身發(fā)熱。

a）軸承發(fā)熱帶動全身發(fā)熱原因分析

軸承發(fā)熱主要原因是電機(jī)裝配問題，電機(jī)軸承安裝與端蓋配合公差過大，則會出現(xiàn)跑套現(xiàn)象，從而導(dǎo)致軸承發(fā)熱甚至電機(jī)抱死，如過小，則電機(jī)的軸承在運行中由于機(jī)械發(fā)熱膨脹，與軸承端蓋之間會愈來愈緊，也會導(dǎo)致軸承內(nèi)保持架變形，造成軸承損壞。根據(jù)咨詢電機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)單位（上海人民電機(jī)廠和江蘇遠(yuǎn)東電機(jī)制造有限公司），并結(jié)合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和我們艦船日常修理積累的經(jīng)驗，分析得出適應(yīng)于電機(jī)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(jīng)濟(jì)實惠，又簡單實效的方式，在電機(jī)修理中最為常見。

（b）繞組發(fā)熱帶動全身發(fā)熱原因分析

電機(jī)定子繞組過熱主要是負(fù)載過大，超過了額定了電流運行或者軸承發(fā)熱進(jìn)行熱傳遞到電機(jī)繞組。負(fù)載大，俗稱“小馬拉大車”，這時就應(yīng)該檢查負(fù)載泵的實際工作情況，很多時候遇到繞組發(fā)熱，機(jī)組的使用人員都懷疑電機(jī)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(dǎo)致負(fù)載一直超額定電流，致使電機(jī)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(jī)械噪聲，根本的原因就是振動導(dǎo)致。我們在日常修理中把振動噪聲導(dǎo)致的原因主要歸結(jié)為轉(zhuǎn)子動平衡環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)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(dǎo)致離心力在兩個支架上產(chǎn)生大小相等、相位相同的振動，而動不平衡導(dǎo)致離心力產(chǎn)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(chǎn)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(shè)備上進(jìn)行加減平衡塊進(jìn)行校驗。

在日常修理中引起電機(jī)振動的主要原因分析如下：

a）電機(jī)拖動的負(fù)載傳導(dǎo)振動。比如電機(jī)拖動海水泵的葉輪或者管路振動引起電機(jī)振動;

b）電機(jī)與減振結(jié)構(gòu)、電機(jī)固定結(jié)構(gòu)固定不牢靠，腳底螺栓松動;

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

d）電機(jī)聯(lián)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(dāng)造成。

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

2 結(jié)束語

船用三相異步電動機(jī)故障現(xiàn)象簡單，但故障原因復(fù)雜，表象都能夠用發(fā)熱、振動、絕緣低來概括。電機(jī)出廠的試驗為空載試驗，所以許多在帶載過程中出現(xiàn)的故障在出廠時并未表現(xiàn)出。本文在簡單的故障表象上分析了電機(jī)故障的各方面原因，明晰了電機(jī)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(jī)修理質(zhì)量的提高提供了參考。

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（青島前進(jìn)船廠，山東 青島 266000）