低壓電動機(jī)故障及保護(hù)措施探析

王新躍 韋玉柱 馬偉東 楊良齊 任 帥

(酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心)

0 引言

在現(xiàn)代化企業(yè)中, 低壓電動機(jī)被廣泛用作將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要手段。低壓電動機(jī)在電力、石化等企業(yè)應(yīng)用廣泛, 有大量的生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備使用電動機(jī)。電動機(jī)工作壽命長短與工作環(huán)境有很大關(guān)系, 面臨著各式各樣、復(fù)雜多變的環(huán)境, 以及頻繁的使用也導(dǎo)致了低壓電動機(jī)故障率較高。

在高溫多雨季, 易造成電動機(jī)軸承進(jìn)水、軸承溫度升高、機(jī)身過熱、線圈絕緣性能降低、空開等電氣設(shè)備老化、電力電纜絕緣開裂等問題。這些問題會影響電動機(jī)的持續(xù)不間斷運行, 對于企業(yè)而言, 電動機(jī)故障可能對生產(chǎn)裝置造成潛在的風(fēng)險, 并導(dǎo)致嚴(yán)重的次生故障, 給企業(yè)帶來嚴(yán)重的損失。

1 低壓電動機(jī)的故障類別

1.1 定子線圈接地故障

定子線圈接地故障是指定子線圈中的一個或多個匝數(shù)與電動機(jī)外殼或地線發(fā)生了不應(yīng)有的接觸連接,導(dǎo)致電流通過接地路徑流回大地。這種故障會導(dǎo)致電動機(jī)運行不穩(wěn)定、電動機(jī)性能下降, 甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的安全問題。定子線圈接地故障由以下原因?qū)е? 絕緣老化或破損、不良的安裝或維護(hù)。此外, 濕度過高、灰塵、化學(xué)物質(zhì)等外部環(huán)境因素也會侵蝕或破壞定子線圈的絕緣層, 導(dǎo)致接地故障。

1.2 定子斷相運轉(zhuǎn)故障

定子斷相運轉(zhuǎn)故障是指定子繞組中某個相線圈或多個相線圈發(fā)生斷開或脫落的故障。這種故障會引起電動機(jī)內(nèi)部電流和磁場的不均勻分布, 導(dǎo)致電動機(jī)無法正常運轉(zhuǎn)、不平穩(wěn)的運行, 致使其他部件產(chǎn)生額外的熱量和應(yīng)力, 最終導(dǎo)致電動機(jī)損壞, 對連續(xù)生產(chǎn)裝置造成潛在風(fēng)險, 并可能引發(fā)其他嚴(yán)重的次生故障。定子斷相運轉(zhuǎn)故障由以下原因?qū)е? 繞組老化或損壞、過負(fù)荷工作、震動和振動。

1.3 轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)掃膛故障

轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)掃膛故障是指電動機(jī)的非正常運行導(dǎo)致定子與轉(zhuǎn)子之間發(fā)生摩擦, 從而導(dǎo)致其出現(xiàn)轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)掃膛故障。這種故障會導(dǎo)致軸承在運行過程中會發(fā)出異常的響聲, 甚至出現(xiàn)竄動、跳動等, 嚴(yán)重時會導(dǎo)致軸承端蓋溫度異常升高, 進(jìn)而導(dǎo)致電動機(jī)跳閘?？梢酝ㄟ^觀察電流表的指針情況來對此類故障進(jìn)行判定:當(dāng)指針出現(xiàn)不穩(wěn)定、變化的頻率逐漸增快, 機(jī)體出現(xiàn)發(fā)熱、摩擦聲響、啟動電流較大等情況時表明電動機(jī)發(fā)生了此類故障。

1.4 定子繞組短路故障

定子繞組短路故障是指定子線圈中導(dǎo)電材料(如導(dǎo)線或絕緣層) 之間出現(xiàn)不應(yīng)有的直接接觸, 導(dǎo)致電流通過短路路徑流動。這種故障會導(dǎo)致電動機(jī)絕緣性能下降, 出現(xiàn)電動機(jī)過熱、功率損失增大、運行不穩(wěn)定、高電流沖擊, 甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的安全問題。定子繞組短路故障由以下原因引起: 絕緣老化或破損、絕緣擊穿、設(shè)計或制造缺陷。

1.5 三相電流不平衡故障

三相電流不平衡故障是指電動機(jī)在運行過程中出現(xiàn)的三相電流不均勻。發(fā)生此類故障時會出現(xiàn)輕微的振動并伴有局部發(fā)熱的情況。另外, 電動機(jī)在運行過程中聲音也會時大時小, 頻率變化也較快, 在啟動過程中電流顯示還會出現(xiàn)低幅度及高頻率的情況。三相電流不平衡故障由以下原因?qū)е? 三相電壓不平衡、負(fù)載過重、定子、轉(zhuǎn)子繞組故障、操作維護(hù)不當(dāng)。

1.6 轉(zhuǎn)子軸承損壞故障

轉(zhuǎn)子軸承損壞故障是指電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸承發(fā)生故障或損壞導(dǎo)致電動機(jī)不能正常運行。這種故障會導(dǎo)致電動機(jī)運行不穩(wěn)定、產(chǎn)生異常噪音、振動增加、壽命縮短, 甚至?xí)闺妱訖C(jī)停止運行。轉(zhuǎn)子軸承損壞故障由以下原因?qū)е? 長時間運行致使磨損和疲勞、潤滑不足、機(jī)械應(yīng)力致使強制振動和沖擊、溫度過高、不良安裝未對中。

2 低壓電動機(jī)故障產(chǎn)生的原因

2.1 控制回路故障

低壓電動機(jī)控制回路故障可能由多種原因引起,以下列舉了一些常見的故障原因:

2.1.1 電源問題

電壓不穩(wěn)定、線路接觸不良、開關(guān)故障等控制回路供電電源問題, 會導(dǎo)致電動機(jī)無法正常啟動或停止。

2.1.2 控制元件故障

斷路器、接觸器、繼電器、開關(guān)等控制回路中的元件, 如若發(fā)生接觸不良、損壞或老化, 會導(dǎo)致電動機(jī)無法啟動、停止或切換運行狀態(tài)。

2.1.3 控制信號問題

傳感器故障、信號傳輸線路故障或控制信號處理單元故障引起的控制回路信號傳遞問題, 會導(dǎo)致電動機(jī)無法接收到正確的控制指令。

2.1.4 缺乏反饋回路

某些電動機(jī)控制回路需要反饋信號來監(jiān)測電動機(jī)的狀態(tài), 如位置、速度或電流反饋。如果缺乏這些反饋信號或反饋回路故障, 可能導(dǎo)致電動機(jī)無法實現(xiàn)閉環(huán)控制或保護(hù)功能。

2.1.5 接線錯誤

在安裝或維修過程中, 控制回路的接線可能出現(xiàn)錯誤, 例如控制信號線路與電源線路相接或接錯, 導(dǎo)致控制信號無法正確傳遞, 影響電動機(jī)的正常運行。

2.2 本體故障

低壓電動機(jī)本體故障可能有以下幾個原因:

2.2.1 繞組故障

繞組老化、絕緣破損、過載運行或外部電磁干擾等會引起電動機(jī)內(nèi)部的繞組發(fā)生短路、開路或接觸不良等故障問題。繞組故障會導(dǎo)致電動機(jī)無法正常運轉(zhuǎn)或產(chǎn)生異常噪音, 甚至?xí)?dǎo)致電動機(jī)燒毀。

2.2.2 軸承故障

軸承由于長期使用、不當(dāng)維護(hù)或進(jìn)入異物等會發(fā)生磨損、脫落或潤滑不良等故障問題。軸承故障會導(dǎo)致電動機(jī)轉(zhuǎn)動不順暢、振動增大甚至不能正常工作。

2.2.3 定子或轉(zhuǎn)子故障

由于過載、電流沖擊、溫度過高或材料質(zhì)量問題等會造成電動機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子出現(xiàn)斷裂、變形、短路等故障問題。定子或轉(zhuǎn)子故障會導(dǎo)致電動機(jī)轉(zhuǎn)動不平衡、失去動力或產(chǎn)生異常熱量等問題。

2.2.4 電刷故障

某些類型電動機(jī)采用了電刷結(jié)構(gòu), 長期使用、電刷質(zhì)量差或外部污染等會造成電刷磨損、斷裂或接觸不良等故障問題。電刷故障會導(dǎo)致電動機(jī)失去勵磁或產(chǎn)生火花, 影響電動機(jī)的正常運行和縮短工作壽命。

2.3 一次主回路故障

低壓電動機(jī)一次主回路的故障可能包括以下幾個原因:

2.3.1 斷路或開路

主回路中電纜損壞、接線端子接觸不良、開關(guān)等部件受損或松動等會造成主回路出現(xiàn)斷路或開路的情況, 導(dǎo)致電流中斷無法正常流通。斷路或開路會導(dǎo)致電動機(jī)無法啟動、停止或運行中斷。

2.3.2 短路

主回路中電纜或繼電器等部件絕緣損壞、接觸不良、設(shè)備故障或灰塵積聚等會造成電纜或繼電器等部件之間的短路, 導(dǎo)致電流在短路點形成高電流回路,造成電流過大或設(shè)備過載。短路會導(dǎo)致電動機(jī)過熱、觸發(fā)保護(hù)裝置或引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重后果。

2.3.3 過載

主回路中電動機(jī)由于負(fù)載過重超過了其額定容量或設(shè)計范圍、工作條件改變或設(shè)備損壞等會造成主回路過載。過載會導(dǎo)致電動機(jī)過熱、電流超限或觸發(fā)保護(hù)裝置。

2.3.4 電壓問題

由于電網(wǎng)故障、電源電壓不穩(wěn)定或電動機(jī)連接錯誤等會造成主回路中的電壓異常, 出現(xiàn)過高或過低情況, 影響電動機(jī)的正常運行。電壓異常會導(dǎo)致電動機(jī)輸出功率減小、運行不穩(wěn)定或損壞絕緣。

3 低壓電動機(jī)故障判斷的基本方法

一般情況下對于低壓電動機(jī)故障判定的方式主要是采取以下幾種措施:

3.1 看

仔細(xì)觀察電動機(jī)在運行過程中電流、轉(zhuǎn)速等是否正常; 觀察配電柜顯示面板是否有異常信號顯示, 電流以及電壓值是否在正常的范圍內(nèi)。

3.2 聽

在電動機(jī)運行過程中聽是否發(fā)生異常的聲響, 進(jìn)而判定其是否存在缺相、過載、軸承或者轉(zhuǎn)子掃膛等故障。

3.3 摸

一旦電動機(jī)相關(guān)部位發(fā)生故障勢必會導(dǎo)致該環(huán)節(jié)溫度急劇升高, 為此, 可以通過手摸感知相關(guān)溫度來判定相關(guān)部位是否發(fā)生故障。

3.4 聞

如果電動機(jī)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的發(fā)熱或者過載時間較長的問題, 勢必會導(dǎo)致相應(yīng)的絕緣受損從而會發(fā)出一股特殊的氣味, 為此可以通過聞是否存有氣味來判定電動機(jī)是否發(fā)生故障。

3.5 問

這也是進(jìn)行電動機(jī)故障排除最為重要的一步。通過和相關(guān)人員的溝通來了解電動機(jī)在運行過程中是否出現(xiàn)異常等情況, 進(jìn)而可以及時準(zhǔn)確地找到故障位置并進(jìn)行處理。

由于導(dǎo)致電動機(jī)故障的原因較為復(fù)雜多樣, 所以單單通過觀察是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的, 為此, 在此基礎(chǔ)上還可以通過使用萬用表、絕緣電阻表來進(jìn)行檢測。通過認(rèn)真的檢測和分析, 不僅可以精準(zhǔn)地找到故障位置還能采取針對性的措施來解決問題, 進(jìn)而防止故障的再次發(fā)生。

4 低壓電動機(jī)的故障處理

4.1 更換線圈

對定子繞組線圈進(jìn)行更換, 為了增加其絕緣性還需要進(jìn)行浸絕緣漆處理。對定子繞組線圈進(jìn)行拆卸的過程中, 首先要對其線徑、跨距以及每匝根數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)測量, 并將槽內(nèi)的雜物進(jìn)行清理。還要確保更換線圈的參數(shù)相同, 下線必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行, 確保定子兩端露出的線頭相同。整理完形體之后, 將其穿入壓線板, 并入主接線時必須嚴(yán)格按照每匝線圈的正確順序, 與接線端子相連。放置電動機(jī)時要注意按照與軸向垂直的方向, 再將其送入到烘干室或者其他熱源。預(yù)熱時要注意溫度設(shè)定為100℃, 以促使絕緣漆更快更好地滲透。當(dāng)發(fā)現(xiàn)絕緣漆從兩段滲透出來時, 再繼續(xù)烘干4h 左右便可完成, 最后再將轉(zhuǎn)子、端蓋安裝完畢進(jìn)行試運行30min 左右, 留作備用即可。若在浸漆運行過程中發(fā)生接地或者短路等問題時,要及時更換整體線圈。在未進(jìn)行浸漆之前, 若出現(xiàn)電流不平衡或者功率降低等問題, 要更換局部的線圈。

4.2 電焊車削

電焊車削的過程中, 必須要將軸徑和端蓋內(nèi)孔進(jìn)行堆焊處理, 并以此為基礎(chǔ), 通過車床進(jìn)行加工。在實際開展焊接作業(yè)之前, 要將軸徑和端蓋內(nèi)孔進(jìn)行預(yù)熱。在進(jìn)行電焊和車削時, 務(wù)必確保安全, 遵循正確的操作程序和安全規(guī)范, 佩戴適當(dāng)?shù)膫€人防護(hù)裝備。針對軸徑和端蓋內(nèi)孔材質(zhì)性質(zhì)使用合適的電焊設(shè)備和車削工具。此外, 請務(wù)必使用經(jīng)過培訓(xùn)和有經(jīng)驗的工人進(jìn)行操作, 以確保工作的質(zhì)量和效果。對于電動機(jī)的故障處理, 特別是涉及到對電動機(jī)內(nèi)部部件的修復(fù)或更改, 應(yīng)在專業(yè)的電氣工程師或維修人員的幫助和指導(dǎo)下進(jìn)行操作。這樣可以確保故障處理過程安全可靠, 并避免對電動機(jī)產(chǎn)生進(jìn)一步的損壞或其它故障。

4.3 膠接銹蝕

膠接銹蝕是指電動機(jī)內(nèi)部連接部件的接頭或接線端子發(fā)生氧化或腐蝕, 導(dǎo)致接觸不良。膠接銹蝕會導(dǎo)致電流傳輸不暢、電壓降低, 甚至引起設(shè)備故障或停機(jī)。

處理膠接銹蝕的方法:

1.清潔。首先, 斷開電動機(jī)的電源, 并在確保安全操作的情況下, 使用適當(dāng)?shù)那鍧崉┖凸ぞ? 將膠接部位進(jìn)行徹底清潔?？梢允褂盟⒆?、布或棉簽等工具進(jìn)行清潔, 去除氧化層、銹蝕物或污垢。

2.防護(hù)。在清潔后, 可以考慮在膠接部位涂抹一層保護(hù)劑或防銹劑, 以避免進(jìn)一步的氧化或腐蝕。選擇適合的產(chǎn)品, 根據(jù)廠家說明進(jìn)行使用, 并確保等待保護(hù)劑完全干燥再操作電動機(jī)。

3.重接。如果膠接部分已經(jīng)嚴(yán)重受損或無法修復(fù), 則需要采取措施對膠接進(jìn)行重接。可以使用壓接或焊接方法重新連接導(dǎo)線或終端。重接時, 確保選擇合適的工具和材料, 并按照標(biāo)準(zhǔn)操作程序進(jìn)行操作。

4.定期維護(hù)。為避免未來的膠接銹蝕問題, 定期進(jìn)行電動機(jī)的維護(hù)和檢查非常重要。定期檢查接線端子、連接器和導(dǎo)線, 檢查是否有腐蝕或氧化現(xiàn)象并及時做好清潔。

5 降低電動機(jī)故障維修率的措施

5.1 嚴(yán)格把控采購環(huán)節(jié)確保電動機(jī)質(zhì)量過關(guān)

企業(yè)在進(jìn)行電動機(jī)采購時需要嚴(yán)格把控的重要環(huán)節(jié)就是質(zhì)量, 要將電動機(jī)質(zhì)量從源頭上進(jìn)行把控。選擇電動機(jī)生產(chǎn)廠家時, 必須要確保其證件齊全, 嚴(yán)禁貪圖一時小利而選擇無三包的貼牌貨, 要以企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益為重, 這是采購人員的職責(zé)操守。同時要全方面檢測采購電動機(jī)的軸承、絕緣材料等, 以確保電動機(jī)的質(zhì)量。還要對電動機(jī)進(jìn)行重復(fù)多次的試驗, 以試驗結(jié)果為依據(jù), 除了要進(jìn)行電動機(jī)電阻檢測和空負(fù)荷運行試驗, 還要進(jìn)行帶負(fù)荷運行試驗。經(jīng)過以上層層篩選過后, 才能確保電動機(jī)的質(zhì)量, 堅決抵制假冒偽劣產(chǎn)品, 確保為企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展提供良好的設(shè)備基礎(chǔ)。

5.2 成立專職狀態(tài)監(jiān)測機(jī)構(gòu)

針對電動機(jī)狀態(tài)監(jiān)測方法不成熟、不及時的問題, 應(yīng)建立電動機(jī)狀態(tài)監(jiān)測站, 制定合理的監(jiān)測管理制度, 并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析, 形成振動值、溫度和電流曲線圖, 以便直觀、清晰、科學(xué)的分析電動機(jī)運行情況。同時, 也為電動機(jī)的維護(hù)和性能規(guī)劃提供可靠依據(jù)。各班組定期檢查各電動機(jī)運行的監(jiān)測狀態(tài), 確保將狀態(tài)監(jiān)測制度和包機(jī)制度落到實處。車間應(yīng)將監(jiān)測組和電動機(jī)操作人員上報的操作安全風(fēng)險通知相關(guān)人員, 并及時組織電動機(jī)檢查和維護(hù), 以確保有的放矢, 同時避免后續(xù)問題的發(fā)生。

5.3 加強員工培訓(xùn)

首先對員工進(jìn)行電動機(jī)檢修方面的技術(shù)培訓(xùn), 提高電動機(jī)檢修工作的質(zhì)量, 以確保電動機(jī)的正常運行。同時, 還要進(jìn)行電動機(jī)監(jiān)測儀器使用和數(shù)據(jù)采集及分析的課程培訓(xùn), 確保員工能夠充分利用儀器設(shè)備, 對電動機(jī)進(jìn)行實時、定期監(jiān)測, 及時對檢測、采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析。

其次, 對員工進(jìn)行電動機(jī)操作與維護(hù)知識的強化培訓(xùn), 將電動機(jī)維護(hù)與故障檢修排除作為考核點之一。要求各班組按照維護(hù)保養(yǎng)制度定期對電動機(jī)進(jìn)行保養(yǎng), 以提高員工評估電動機(jī)故障、準(zhǔn)確診斷電動機(jī)故障和檢修維護(hù)的能力。同時, 還要進(jìn)行電動機(jī)控制方面的培訓(xùn), 使相關(guān)從業(yè)人員熟悉電動機(jī)控制的各個方面, 如自啟動、自動控制、變頻控制和多級控制,以及常規(guī)控制, 提高故障處理的準(zhǔn)確性和效率。

6 結(jié)束語

低壓電動機(jī)作為將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能為設(shè)備提供動力的核心部件, 在諸多行業(yè)中應(yīng)用廣泛, 使用頻率較高, 由于各種因素的影響導(dǎo)致其在使用過程中會出現(xiàn)各種類型的故障, 本文通過對低壓電動機(jī)常見故障分析, 提出降低故障率的可行措施, 為低壓電動機(jī)科學(xué)運行、規(guī)范化管理提供合理參考。