真空泵电动机散热不良问题分析及处理

刘小斌

（大唐宝鸡热电厂，陕西 宝鸡721300）

1 改造措施实施前情况

大唐宝鸡热电厂（以下简为本厂）主机4台真空泵电动机，全部使用的是湘电电动机制造有限公司制造的Y2－355L－10型全封闭、自冷式笼型三相异步电动机，功率160kW、电压380V、电流321A、转速593r／min，由于电动机的转速较慢，从电动机尾部到头部风速在逐渐降低，尾部散热风叶的风经过电动机散热筋后基本不能到达头部，造成电动机散热效率低，电动机内部绕组长期过热，绕组绝缘颜色已经开始变暗，如果继续维持现状运行，将会造成电动机绝缘老化甚至烧毁。

2 现场检查情况

本厂2台机组分别使用2台真空泵电动机，一般情况下是一主一备运行，但是一旦投运都是24h满负荷连续运行。

对真空泵电动机三相电源电压、电流进行测量，发现基本在额定范围内，且不存在由于不平衡电流和电源电压过高或过低引起的电动机发热现象。

我们利用检修期间对电动机进行了大修，并对电动机的电缆及电源开关进行了仔细检查，直阻、绝缘全部合格，没有相间和匝间短路或接地现象，所以也不存在由于短路或接地引起的电动机发热，电动机内部清洁，无积尘，外部风叶和风罩无松动和断裂现象。

电动机的散热风叶为6片直立风叶，风是对着罩壳吹的，绕回来后顺着电动机散热筋出去对电动机外壳进行散热，电动机外部清洁、环境温度不高，风叶、风罩完整，不存在进风太热或通风不畅引起的电动机发热。

另外，从爱普特热成像仪的照片中可以看出，真空泵电动机为整体发热严重。改造前真空泵电动机热成像如图1所示。

图1 改造前真空泵电动机热成像

3 电动机异常发热的原因分析

（1）由于中、小型电动机的机壳形状类似圆柱形，散热风扇又在电动机的尾部，电动机表面的换热系数又和冷却空气的速度有关，所以电动机的实际换热情况为表面换热系数从前至后逐渐增大，这就导致电动机驱动端部分表面温度较高，而后半部分表面温度较低。

（2）电动机温度分析：如果将电动机定子视为一均匀发热的物体，当发热与散热在某一温度下达到平衡状态时，电动机表面温升W可用下式表示：

式中，P为稳态时单位时间定子所产生的热量（W）；K为电动机表面的散热系数［W／（m2· ℃）］；S为电动机表面面积（cm2）。

由此得出，电动机的表面温升与定子产生的热量成正比，与散热系数、散热面积成反比。其中散热系数K又与电动机表面状况有关，电动机在使用中若表面有灰，或有油污、脏堵等情况，就会使散热系数K值变小，也将导致电动机温升增大。

（3）对于低转速或长期低负荷运行的变频电动机来说，由于电动机的转速低，与其转子同轴的风叶转速也相应较低，所以它的冷却效果将会大打折扣，因此，大多数变频电动机尾部都没有安装风扇，而是在尾部风罩内加装了散热风机，并且根据现场需要对散热风机与主电机间进行联锁控制。所以，只要尾部散热风机的电源为工频且散热风机运转正常，主电动机一般是不会发热的。不过也有尾部未加装散热风机的变频电动机，比如本厂的给煤机、脱硫系统的皮带脱水机电机等。

（4）一般情况下，各单位为避免电动机发热导致温升过大甚至烧毁电动机的事故，普遍采用的方法就是加大电动机的功率，这就难免造成“大马拉小车”的现象。

（5）本厂主机真空泵电动机转速较低，又长期运行在额定负荷，电动机尾部风叶所产生的风基本不能到达电动机头部，这是造成真空泵电动机本体发热的主要原因。

（6）本厂主机4台真空泵电动机全部安装在汽机0m凝结器和主机润滑油箱后部，电动机周围空间较小，在夏季用红外线测温仪测试环境温度为24～35℃，电动机本体表面温度为70～80℃，冬季环境温度为15～20℃，电动机本体表面温度为65～75℃。一般情况下环境温度低于40℃时，电动机表面测试温度要比电动机的绕组实际温度约低10℃，所以，夏季电动机绕组实际温度应该在80～90℃。如果排除机械系统故障或其他原因而引起机械系统过载、电源电压过高或过低及三相电流不平衡等因素，环境温度升高，电动机的绕组温度也将随之升高，这是造成电动机本体发热的另一原因。

4 处理过程

（1）将原真空泵电动机的后风罩及风叶拆除，测量散热风机轴流式通风机的内径，将原电动机的后风罩按轴流式通风机的内径切除，在轴流风机与真空泵电动机的风罩上打孔，并将轴流风机与真空泵电动机的风罩用螺丝进行连接。需注意的是，在接轴流风机电源时要核对风机的转向，轴流风机的风必须吹向电动机外壳的散热筋，沿散热筋对外壳进行冷却。为防止轴流风机振动和接触面漏风，须在轴流风机与真空泵电动机的风罩间加装毛毡或其他减振和密封材料。

（2）为使轴流风机的重量不至于全部加在真空泵电动机的后风罩上，须在轴流风机的下部装设支撑架，在支撑架下部加装调节高度的螺栓和用于减振的橡胶垫。

（3）本厂采用的散热风机是SF6－4型380V、2．2kW的低噪声轴流式通风机，它具有流量大、运转平稳、耗电省、效率高、风量大、噪声低、结构合理、使用方便等优点，但由于现场条件限制，冷却风机电源是从主电动机接线盒处引接的，如是变频运行的电动机，则必须从变频器前部即工频电源处引接冷却风机电源，以免由于频率降低引起风机转速下降。

（4）改造后的真空泵电动机如图2所示。

图2 改造后的真空泵电动机

5 运行效果

利用电动机检修和机组停运消缺机会，分别对本厂2台机组的4台主机真空泵电动机进行了改造，使电动机整体平均温度较原来下降了22℃左右。改造后热成像照片如图3所示。

图3 改造后真空泵电动机热成像

6 预防措施及优缺点

预防措施：（1）运行及检修部门应该加强对现场设备的巡视和检查，充分利用现场配置的红外线测温仪和热成像仪，发现设备出现异常温升或温度有上升趋势时，要及时采取措施，查找原因，将事故消灭在萌芽状态。（2）对现有长期高温的电气设备要采取必要的降温手段，避免由于长期过热而造成的绝缘老化。

优点：加装了散热风机，降低了真空泵电动机的整体温度，杜绝了电动机绝缘的进一步老化，大大提高了封闭式电动机的散热效率，有效降低了其运行温度，较好地解决了普遍以“大马拉小车”的方式防止电动机运行温升的问题，从而达到节能和保障电动机稳定运行的目的。技术简便易行，效果显著，效益无限。

缺点：使每台真空泵电动机的相对功率增加了2．2kW，增加了厂用电的消耗。由于现场条件原因未使用独立的电源联锁控制方式，如果风机故障将会引起主电机过热或跳闸。

7 结语

本次改造減少了设备的停运次数，降低了维护成本，避免了真空泵电动机绝缘的继续老化，节约了检修维护材料和备品备件，进一步提高了电气设备的可靠性，减少了由于设备制造、安装造成的不必要损失，开展了对运行设备的参数分析，利用红外线测温和热成像技术，准确判断了故障原因及发展趋势。

事实上，由于我们技术水平的欠缺以及责任心不足，加之个别企业为了追求利润，降低成本和标准而造成的损失还有不少，我们要引以为戒，提高员工的责任心，加强对设备的巡视、检查和维护，以便能够尽早地分析潜伏性故障，这也是确保设备安全运行的重要手段。

［1］李发海，朱东起．电机学［M］．第4版．中国电力出版社，2007