注水泵电机高振动及绕组温度过高的原因分析及维修策略

2020-02-20梁晏山

机电信息 2020年32期

关键词：注水泵电刷油膜

梁晏山

（安徽省产品质量监督检验研究院，安徽合肥230601）

1 注水泵电机高振动及绕组温度过高的原因分析

1.1 振动原因分析

1.1.1 电磁振动

电磁振动是由于机械转动过程中机械因素或电磁作用导致的振动现象。电磁振动常见的原因有：电机线路联接错误、单相接地短路、局部发生短路、三相电流不平衡等。

1.1.2 油膜振荡

油膜振荡是指旋转的轴颈在滑动的轴承中带动润滑油高速流动，具体表现为在高速大功率电机运行过程中，当转子转速达到一阶临界转速的2～2.5倍某一数值时，电机的滑动轴承突然发生油膜引发的剧烈自振动。引起油膜振荡的主要原因有：（1）轴承稳定性差。轴承的结构和设计参数决定着轴承的稳定性能。轴承结构是否合理，直接影响着油膜涡动力阻尼的大小。注水泵采用的是圆柱轴瓦，对轴向油膜力阻尼最小，虽抗振力极差，但承载力极好。（2）轴承过度磨损。在相同的偏心率下，轴承的过度磨损等同于偏心率过大。另外，油膜太厚也会导致转子的临界转速降低，容易引发振荡。（3）润滑油的黏度或压力不符合要求，应减小润滑油黏度，调节偏心率，增加稳定性。（4）外部因素导致油膜振荡。当机组稳定运转时，外部的振动恰好以油膜振荡频率出现时，外部振源可能通过管道引发油膜振荡。

1.1.3 机械松动

当机组运行不稳定时，运转中就会发生机械松动，产生较大的振幅。引起机械松动的主要原因有：（1）机组所在地面不平整，支承系统配合面间隙过大。（2）部件松动。这种情况大多是由于固定螺栓断裂、没有拧紧或缺乏防松措施造成的。

1.2 电机绕组温度过高的原因分析

常见的电机过热原因有很多，根据笔者自身工作经验，本文从3个方面进行分析。

1.2.1 外部因素分析

（1）核查机组电机的额定功率是否符合要求。《机动往复泵》（GB/T 9234—2008）中规定：机组电机的最大功率应该在超过安全泄压装置设定压力的余量的基础上，再超出5%以上。根据这个参考，仔细核对机组额定功率是否符合要求。

（2）核查电机的实际功率是否符合要求。若注水泵电机实际运行功率远高于额定功率，则会发生电机过热等情况。

（3）核查供电质量，避免电压过高或过低。《电能质量公用电网谐波》（GB/T 14549—93）中有明确规定：正常的电压谐波电压畸变率和谐波电流畸变率，即畸变波形偏离正弦波形的程度应小于5%。换言之，电压过高，电流急剧增大，电机效率下降，发热情况越严重；电压过低，电机在运行过程中负载过大，电流增大，绕组的电阻损耗也随之增大，致使电机温度上升。三相电压不平衡也是导致电机温度上升的主要因素。

（4）通风不良或风叶损坏。多数是由于气流吹不到发热部位，比如绕组表面沾有灰尘和难以清洗的油污等因素造成机身内通风道阻塞，进而导致高冷风和热风短路，又或是注水泵电机通风道阻塞等原因，也有可能是通风机的拖动机械发生故障、电机风叶安装倾斜、电机逆向运行等所致。

（5）冷却液体不良，使轴承的冷却管堵塞。

（6）传动机构造成电机发热。一般是传动机构如皮带过紧或与传动机构不同心，使轴承负载增加导致发热。

1.2.2 内部因素分析

（1）定子绕组匝间或相间接地后会使电机的机壳带电，绕组若发生短路故障，会使电流增大从而引发电机发热的情况。

（2）三相定子电流不对称，定子绕组短路导致电机过热。

（3）定、转子相互摩擦。电机如果装配不合理，就会使轴承或轴套变形从而造成摩擦或负载偏重，长时间运行后出现电机发热的情况。

（4）转子线圈接头松脱或转子断条。维修保养时应全面检查，可用仪器查出转子断条的断点后重新焊接。

（5）绕线式电机发热。绕线式电机电刷压力太大或电刷与滑环配合不适，接触面积小、滑环表面磨损都会导致绕线式电机发热，应更换磨损较严重的绕线式电机电刷，并注意保证接触面的适配性。

（6）滑动轴承引起的温升，一般是轴承的油圈变形、磨损严重、润滑油太脏、供给量不足或选型不合适所致，应选择合适的润滑油，并保证油品质量。

（7）转子与轴承接触面小，形成不了油楔，破坏液体摩擦面引起发热。原因主要是装配方法不当，应采用热装法，同时注意油的温度，防止发生二次损坏。

（8）运行中电机温升高，伴有杂音或润滑脂融化流出。原因包括安装不当、配合公差过大、润滑脂加得太多、滚珠内外套圈等。滚珠内外套圈会导致滚珠支架磨损严重，进而出现金属脱落的情况。

（9）电机端盖未上好而造成的发热。端盖没有靠紧时，滚珠很容易出现偏出轨道旋转而发热的状况，亦或者是固定端盖螺丝的松紧程度不一致，致使两轴承的中心不能固定在同一水平线上或轴承内外圈不平衡，这也会造成摩擦增大从而引起电机发热的状况。

（10）电机的电磁线圈在生产和安装过程中，会出现包扎不紧或浸漆不充分的情况，绝缘在长期使用过程中会逐渐松弛变形，这也就降低了电机整体的通风效果，容易引起电机温度升高。

1.2.3 负载方面

当机组负载时也会出现电机绕组温度过高现象，造成电机绕组温度过高的负载状态有：负载过大、启动过于频繁、机械负载有故障等。

2 注水泵电机高振动及绕组温度过高的维修策略

针对上述注水泵电机高振动及绕组温度过高的原因分析，在注水泵工作时，检修人员应该采取以下维修措施：

（1）检查电机的外表状况。首先观察表面是否有裂纹、螺钉及零件是否齐全且安装紧固、电机是否固定等外表容易看到的状况。其次根据标牌的电压、功率、频率、联接、转速等参数，核算是否与注水泵电机实际运行状况吻合。（2）检查注水泵电机的使用环境。在电机通风较好的情况下，应做到保持电机表面干净整洁，进风口没有尘土、纤维等，还应检查轴承润滑情况。一般来说，电机在运行5 000 h左右时应补充或更换润滑脂，避免注水泵电机出现轴承过热或润滑变质的情况。值得注意的是，在更换润滑脂时，应先清理干净旧的润滑油，避免电机运转出现故障。（3）检查转子转动情况，运行时有无杂声。轴承使用时间越长，电机运行的振动及噪声就会越大。实际工作中需定期扳动注水泵电动机转轴，检查轴承的径向游隙状况，当达到特定峰值时，应及时更换轴承，以免出现运行故障。（4）检查电机的电刷装配情况。电刷负责在旋转部件与静止部件之间传导电流，在实际使用中，一个滑环通常至少配两个电刷，避免因单个电刷接触不良而造成断路。（5）更换绕组时应遵循原绕组模式。随意修改原设计绕组模式，很有可能会造成电机的部分性能恶化，以至于影响整个设备的运转。