摘要:三相异步电动机出现任何故障,会使转动设备稳定运行带来安全隐患,不仅会影响正常生产,严重的会造成人身伤害。本文结合生产实践,分析了三相异步电动机常见故障的产生原因,并给出了相应的处理办法。结合五矿营钢动力厂发电作业区大型三相异步电动机故障检修实例,简述检修处理过程,为解决实际生产中三相异步电动机故障提供一定的参考,从而缩短维修时间,保证正常生产。
关键词:三相异步电动机;振动超标;轴承温度超标;电动机本体温度超标;处理方法
一、引言
电动机故障是所有电动机在运行过程中普遍存在的现象,电动机和其他设备一样,在运转过程中会发生不同程度的问题。电动机的常见故障主要有以下几点:
1、电动机振动超标。
2、电动机轴承温度超标。
3、电动机本体温度超标。
电动机在正常运行过程中,一旦发生以上三点问题。证明本台电动机出现了故障,应立即停下来进行有针对性的检查。直到故障排除,经单体试运行2个小时后,没有发现任何问题,才可与工作机连接并投入正常生产序列。
二、三相异步电动机振动值超标的原因分析及处理方法
2.1、引起电动机振动值超标的原因
引起电动机振动值超标的原因很多,我发电作业区的电动机振动值超标的原因大致可分为四个方面:(1)电磁方面的原因;(2)机械方面的原因;(3)工作机带给电动机的振动;(4)电动机与工作机之间的联轴器不同心。
2.1.1电磁原因
三相异步电动机是靠转子绕组中电流I2和气隙中基波旋转磁通相互作用产生的电磁转矩来转动的,所以电磁方面的原因引起的振动值超标主要包括:
(1)由于电动机重绕后绕组接线错误,线圈匝间有断路或开焊,转子鼠笼松动或断条,电动机接地等故障引起的三相电压不平衡、三相电流不平衡、三相电阻阻抗不平衡,使电动机不对称运行。
(2)气隙不对称,基波及谐波磁通不平衡。
2.1.2机械原因
机械方面的原因主要有两种:
(1)安装原因:地脚紧固不牢,基础台面倾斜、(或)不平;对轮偏差超值;
(2)电动机本身原因:轴承磨损、弯曲变形;定、转子铁芯磁中心不一致,转子动平衡不良等。
2.1.3工作机带给电动机的振动主要表现为:工作机的振动值超标,从而导致电动机振动值也超标。
2.1.4滑动轴承振动超标的原因分析
2.1.4.1下瓦的在初始安装时没有达到每平方厘米4个点.
2.1.4.2储油点和油线数量不够导致在运行过程中没有很好的将油膜建立所导致。
2.1.4.3滑动轴承上盖对上瓦没有紧力。
2.1.5电动机与工作机间的联轴器中心偏差过多,也可以造成电动机振动值超标。
2.2振动原因的判别方法
解决电动机振动超标的问题时,首先要辨别振动是由电动机自身引起的还是由它拖动的工作机引起的。主要的判别方法有三种:
2.2.1将电动机停止运行,用百分表测量联轴器的端面和外圆。如果两者有一个测得的数值超标,则可初步判断振动是由联轴器不同心所造成的。如果测得的数值均在合理范围内则可进行其他的检测方案。
2.2.2对工作机用振动表沿水平和垂直两个方向测量各部分振动值,再用同样的方法测量电动机各部的振动值,并做好相应的记录。倾听电动机定子腔内部声音和轴承传动的声音,检查地脚是否把牢,如无明显异常现象,则断开电源,拆开对轮,单独空转电动机,以判断是电动机本身振动超标还是拖动的工作机引起的振动超标。这种判定要从两方面考虑。
第一方面:在此前测得的工作机振动值超标,则判定振动的原因有两种情况:(1)若与工作机断开后电动机的振动值更大了,则是电动机本身产生的,而工作机的振动则是电动机带给工作机的。
(2)若与工作机断开后电动机的振动值变小了,则是工作机的振动带给电动机的,从而导致电动机振动超标。
第二方面:在此前测得的工作机振动值不超标,则判定振动的原因只有一种情况:(1)与工作机断开后电动机的振动值变大了,则是电动机本身产生的。
2.2.3滑动轴承振动的判别
2.2.3.1发现滑动轴承振动超标后,只要将下瓦翻出,检查下瓦是否有明显的摩擦亮点,如果有则是轴瓦没有研磨好,则需要重新对亮点出进行破点处理,直到每平方厘米达到4个点及以上即可。
2.2.3.2如将下瓦翻出后没发现任何问题,则需对轴承压盖与上瓦之间进行压铅检查,如没有0.02mm-0.03mm的紧力,证明轴承振动的原因就是尽力不足引起的。
2.2.4要进行电磁或机械的原因判定。在生产中采用断电法来检查区分是由于电磁还是机械原因引起的振动。将电动机运转至最高转速后突然切断电源,若此时的振动比之前测得的值小,则可判定是由于电磁原因引起的。若此时的振动值与之前测得的相差不多,则可能是机械方面原因引起的。
2.3振动的处理方法
2.3.1电磁原因造成振动值超标的处理方法
2.3.1.1用试灯检查绕组接地故障,接地处重新进行绝缘处理。用万用表测量定子三相绕组的电阻值,如果不平衡则有开焊现象;观察绕组绝缘表面是否有烧焦痕迹,若有则说明定子绕组的匝间有短路。需要重绕绕组或更换部分绕组元件。
2.3.1.2再从电源入手开始检查,用钳形电流表测量三相电流是否平衡,若电流不平衡且指针摆动,此时立即停止电动机运行,切断电源,将电动机解体抽出转子,检查鼠笼转子是否有松动或断笼缺陷;若笼条松动则先清洗转子铁心,然后烘干,用扁铲将转子槽内笼条顶端挤压墩粗,使笼条与铁心槽接触牢靠,用环氧树脂将笼条与槽壁粘牢。若焊缝开焊则首先矫正边形的笼条,将开焊和甩开的笼条整形后嵌入端环槽内,注意笼条与端环间隙要均匀,然后进行焊接,焊接时要将转子立放,对称焊接,防止端环严重变形,焊好后将端环表面铣平。
2.3.1.3采用四点法检查电动机转子气隙,测量垂直和水平4个位置的气隙,测四组16个数据取平均值。通过改变基础垫片厚度来改变气隙大小,调整顺序为先上下后左右。凡是大中修过或更换轴承后的高压电机必须测量定转子气隙并做好记录,其误差值应小于百分之五。
2.3.2机械原因造成振动超标的处理方法
2.3.2.1查看电动机安装地脚是否牢固,松动则紧固地脚螺栓。基础台面若倾斜、不平或刚性不足,则进行平整或更换,加固基础。
2.3.2.2检查联轴器的加工、装配,必要时将联轴器解开,检查每个转子的平衡状态,从而采取相应的措施。例如更换联轴器或转子,使之重新平衡等,注意联轴器间保证3mm—5mm间隙。
2.3.2.3由于定、转子铁芯磁中心不一致而产生的振动,对一般中小型电机可通过调整轴承的位置---轴档车深(可车削去1mm—2mm)或加垫圈进行消除;对于有单独轴承座的大型电机,可通过调整定子的轴向位置加以解决。
2.3.2.4如果轴承弯曲变形超过标准(>0.05mm)引起振动,需进行直轴处理—堆焊或者采用刷镀修复。在选用轴承时要认真检查轴承质量。
2.3.2.5检查电动机轴承内圈与轴档及外圈与端盖配合是否松动,其松紧程度要符合要求。检查轴承润滑脂的干稠程度,过稀导致干磨擦,过稠振动阻尼效果差,都应更换润滑脂。
2.3.2.6将电动机解体后,如果发现一侧的轴承游隙过大,则说明轴承在长时间运行过程中有一定的磨损,应对相应的轴承进行更换。更换时一般采用热装,对新轴承进行加热,温度不应超过100摄氏度且加热均匀,然后将轴承装在指定位置,待冷却后再加适量的润滑脂,重新装配。
2.3.3工作机带给电动机的振动超标的处理方法
如确认是由于工作机的振动超标,造成电动机的振动超标,则应将电动机与工作机分解开,立即对工作机进行检修。检修完毕后再将两者连接起来进行试运试验,此时要注意如果一旦振动值仍然超标则应迅速停止运行,再次进行检修工作机的工作,以免长时间不正产运转对电动机的机械部分造成伤害,从而带来不必要的工作。
2.3.4滑动轴承振动的处理方法
2.3.4.1 用压铅地方法检查瓦盖与轴瓦间的紧力是多少,如需调整,则在两轴瓦间或是上下瓦与瓦盖间加铜皮进行调整,调整的紧力在0.02mm-0.03mm之间即可。
2.3.4.2轴瓦研磨没有达到要求,将轴承盖打开对下瓦进行重新研磨,使其接触角内的点达到每平方厘米4个点。同时需要将油线和储油点做好。轴瓦的侧间隙一般为轴直径的1.5/1000倍,顶间隙为2/1000倍。
2.3.4联轴器不同心造成电动机振动超标的处理方法
联轴器不同心造成振动超标的概率较高,主要的解决方法就是对联轴器重新找中心。联轴器找中心的方法如下:
a、联轴器找中心程序:
Ⅰ、找正前应测量半联轴器的径、轴向跳动;
Ⅱ、检查电机四脚与台板接触是否有间隙,若有间隙必须处理;
Ⅲ、电机就位按联轴器的状态,在四脚垫上垫片;
Ⅳ、水平移动电机将左右径、轴向偏差基本消除;
Ⅴ、拧紧电机地脚螺栓;
Ⅵ、安装联轴器找正工具;
Ⅶ、测出联轴器状态偏差;
Ⅷ、计算前后脚垫片增减厚度;
Ⅸ、增减垫片并拧紧地脚螺栓;
b、联轴器找中心计算(具体见下图)
D---联轴器直径mm。L1---电机前脚至联轴器距离mm。L2---电机后脚至联轴器距离mm。δ1---消除张口时前脚所需垫片厚度mm。δ2---消除张口时后脚所需垫片厚度mm。
(1)消除张口。假如以电动机联轴器下缘为调整的转动中心,将电动机轴抬至与主轴心线平行,此时联轴器端面平行张口消除。由图可以看出,转动前后的电动机轴线与转动前后的电机联轴器端面构成了三个相似三角形。根据相似三角形对应边成比例的原理。则
图a
图b
图c
当b1 – b3>0时,为上张口,δ1>0,δ2>0前后脚都应加垫片。此时联轴器以下缘为中心逆时针旋转。
当b1 – b3<0时,为下张口,δ1<0,δ2<0前后脚都应减垫片。此时联轴器以下缘为中心顺时针旋转。
(2)消除高差。两轴线测量高差Δh=a1-a3 / 2,因为以联轴器下缘为调整旋转中心,消除张口以后对联轴器高差影响甚微,不会影响计算精度,顾把它当作不变值。
当Δh>0时,为电机高,应减垫片;
当Δh<0时,为电机低,应加垫片。
所以电动机前脚垫片厚度δt,1和后脚垫片厚度δt,2可以用下列公式表示:
δt,1=L1/D(b1 – b3)-Δh
δt,2=L2/D(b1 – b3)-Δh
三、电动机轴承温度超标的原因分析及处理方法
电动机的轴承目前常见的分为两种:一种是滚动轴承;一种是滑动轴承。这两种轴承发热的原因是截然不同的,下面针对这两种轴承的发热原因分别做一分析及处理。
3.1滚动轴承发热的原因分析及处理方法
3.1.1滚动轴承发热的原因分析
3.1.1.1润滑的原因造成轴承发热原因分析
滚动轴承的润滑主要以甘油润滑为主,其润滑脂主要有:锂基子、钙基子等等,但具体用什么养的润滑脂还要看厂家的说明书。
由润滑引起轴承发热的原因主要有以下三点:
1、润滑脂加多了,致使轴承在高速旋转过程中产生的热量被润滑脂包围在里面,没有及时的将热量散发出去,这样会造成滚动轴承发热。
2、润滑脂缺少,滚动轴承中的润滑脂量不足,没有起到对轴承滚珠的保护作用,造成滚珠与轴承内外套产生了直接接触,这同样会造成轴承发热。而这种原因造成的发热一旦发现不及时会在瞬间将轴承烧毁,对转电动机本体会造成极大的伤害,更严重的会造成电动机转子弯曲变形和定子烧毁。
3、润滑脂内有杂质,在加入到滚动轴承内时,由于滚动轴承的径向游隙间隙非常小,杂质很容易将轴承滚珠与内外套迷死,造成轴承不能正常转动从而发热直至轴承抱死停机。
3.1.1.2装配间隙小造成轴承发热原因分析
1、滚动轴承在装配过程中,轴承前后压盖与轴承内外套之间、电动机端盖与轴承外套之间都要有0.05mm左右的间隙,否则电动机在旋转过程中,轴承受热膨胀,一旦轴承内外套向外的膨胀受阻,势必向内侧膨胀,这样就会使轴承的游隙间隙变小,从而是轴承滚珠与内外套的摩擦力增加,就会导致轴承温度不断升高影响正产生产。
2、轴承两侧压盖与轴承内外套间的间隙应在0.05mm-0.10mm间。如果间隙过小或没有间隙同样会造成轴承转动过程中的自身膨胀受阻,从而缩小轴承的游隙间隙使轴承发热。
3.1.1.3由于电动机振动引起的轴承发热原因分析
电动机轴承的振动原因以及对应的处理方法在上面2.3节已经作了详细的介绍,电动机的振动超标不论是电气方面原因还是机械方面的原因,都直接影响到轴承的正常运转,而最直接的体现就是轴承温度升高。因为电动机的转子完全是以两端的轴承为支点,在一定的磁场内旋转,一旦发生振动势必对磁场中心造成偏移,同时就会使轴承的中心造成偏移,这样就会是轴承一侧的游戏间隙瞬间不规律的缩小,从而影响轴承的正常膨胀,导致轴承发热。这一概率高达95%以上。
3.1.2滚动轴承发热的处理办法
3.1.2.1润滑原因造成轴承发热的处理办法
1、在对滚动轴承检查润滑脂多少的时候,只要保证前后压盖内周围均由润滑脂,轴承延内外套之间用润滑脂填满切不要高出轴承内套即可。
2、如发现润滑脂内有杂质,则需要将轴承用清洗剂将润滑脂全部清洗干净,重新添加干净的润滑脂即可。
3.1.2.2装配间隙小造成轴承发热的处理办法
1、将轴承从电动机盖内推出,然后使用游标卡尺测量轴承外套与电动机端盖内侧的直径,并记录原始数据。然后用1200号水磨砂纸均匀的处理电动机端盖内侧(与轴承外套接触面),随时测得内径数值,当电动机轴承端盖内侧直径大于轴承外套直径0.05mm左右时即可。这样便可消除这种原因造成的轴承发热的问题。
2、用深度尺测量轴承两压盖的直口台的长度,测量轴承宽度,测量电动机端盖内侧宽度(与轴承外套接触处),并记录原始数据。如果轴承压盖与轴承内外套没有间隙或间隙小于0.05mm,则需要在压盖内侧加0.05mm青稞纸来增加间隙。这样便可消除这种原因造成的轴承发热的问题。
3.1.2.3由于电动机振动引起轴承发热的处理方法
要想处理掉由于电动机振动引起轴承发热,必须先将电动机的振动处理掉(具体见上面2.3节),然后对电动机的轴承进行更换处理即可消除轴承发热的问题。
3.1.3滚动轴承发热处理完毕后,恢复安装最重要一环节就是对轮找同心度。关于电动机安装对轮找同心度在上面2.3.4节内容中已做了详细的介绍。
3.2滑动轴承发热的原因分析及处理方法
3.2.1滑动轴承发热的原因分析
3.2.1.1润滑原因造成轴承发热的原因分析
大型电动机一般选择滑动轴承。滑动轴承的润滑均选择稀油润滑,同样当润滑油量高于油面镜2/3或低于1/2时均为不正常油位,都有可能会造成轴承发热。还有润滑油长期没有清理更换,有内会存在杂质,如杂质过多也会造成轴承发热。
3.2.1.2生产原因造成轴承发热的原因分析
滑动轴承下瓦与轴的接触角度一般分60度、90度、120度,生产方面如突然间较大步幅的增加工作机的负荷,会造成电动机转子向轴瓦一侧倾斜,这样就造成轴脱离下瓦接触角内的油膜,而直接与轴瓦摩擦,致使轴承不正常发热。
3.2.1.3轴承振动带来的发热原因分析
滑动轴承的振动可以造成轴与轴瓦间的油膜破坏,从而造成研瓦的现象出现,不论研到上瓦还是下瓦都会造成轴承的不正常升温,进而导致轴承发热。
3.2.2滑动轴承发热的处理方法
3.2.2.1油润滑问题引起的发热,将润滑油油位保持在油面镜2/3-1/2之间。同时定期对润滑油进行化验,如发现杂质较多则进行更换或对润滑油进行过滤,并定期进行油系统滤网的清理,以保证润滑油的长期洁净。
3.2.2.2由生产原因造成的轴承发热,解决办法只有在运行操作规程中明确标注,在加减负荷过程中每次加减数量,并要求严格执行,以避免这种原因的发生。
3.2.2.3由轴承振动原因引起的轴承发热,只要将振动问题解决了,轴承发热的问题自然就消除了。滑动轴承振动的解决办法在上面2.3节已经介绍过,在此就不做介绍了。
四、电动机体温度超标烧毁的原因分析及处理办法
4.1由于轴承原因导致的烧毁原因分析及处理办法
4.1.1原因:由于轴承损坏,轴弯曲等原因致使定、转子磨擦(俗称扫膛)引起铁心温度急剧上升,烧毁槽绝缘、匝间绝缘,从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。
4.1.2轴承损坏一般由下列原因造成:①轴承装配不当,如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损,导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小,出现跑内圈现象,装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁,特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升,只要轴承完好,允许间断性跑外圈现象存在。②轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。例如轴承保持架内的微小刚性物质未彻底清理干净,运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承。③轴承重新更换加工,电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加,温度急剧上升直至烧毁。④由于定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够,致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。⑤由于电机本体运行温升过高,且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁。⑥由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。⑦轴承本身存在制造质量问题,例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。⑧备机长期不运行,油脂变质,轴承生锈而又未进行中修。
4.1.3处理办法:①卸装轴承时,一般要对轴承加热至80℃~100℃,如采用轴承加热器,变压器油煮等,只有这样,才能保证轴承的装配质量。②安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗,轴承腔内不能留有任何杂质,填加油脂时必须保证洁净。③尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。④组装电机时一定要保证定、转子铁心对中,不得错位。⑤电机外壳洁净见本色,通风必须有保证,冷却装置不能有积垢,风叶要保持完好。⑥禁止多种润滑油脂混用。⑦安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。⑧对于长期不用的电机,使用前必须进行必要的解体检查,更新轴承油脂。
4.2 电源电压不正常原因导致的烧毁原因分析及处理办法
当电源电压偏高时,由于其励磁电流增大,电动机会过分发热;而且过高的电还会危及电动机的绝缘材料,使其有被击穿的危险。当电压过低时,电动机产生的电磁转矩就会大大降低;如果负载转矩没有相应减小,转子转速过低,转差率增大,使电流增大,就会造成电动机过分发热,时间长则会影响电动机寿命。
当三相电压不对称时,即某一相电压偏低或偏高,都会导致该相电流过大,使发热情况恶化。同时电动机的转矩也会减小,还会发出“嗡嗡”声,时间长了也会损坏绕组。
总之,不论电压偏高、过低或三相电压不对称,都会造成电流过大、电动机过热而损坏电动机。所以国家标准(GB50170 - 92 和GB50150 - 91)规定:电动机应在其额定电压(误差为±5 %)的变化范围内,且交流电的频率为(50 ±0.5)Hz 的范围内运行,进而保证其出力不变。当电动机满负荷运行时,三相电源各相间电压之间的差值不应大于额定值的±5 %。电流的不平衡度不得超过额定电流的10 %。
4.3 电机绕组问题原因导致的烧毁原因分析及处理办法
4.3.1绕组接地
电动机绕组的绝缘受到损坏后,绕组的导体和铁芯、机壳之间相碰,即为绕组接地。这时会造成该绕组的电流过大,引起局部过热,严重时能烧坏绕组或造成相间短路,使电动机无法工作;还会使机壳带电,易造成触电事故。为防止此类事故发生,要求电动机外壳必须可靠接地,或者加装电动机漏电保护装置。绕组接地多因电动机受潮且尚未烘干就投入使用而导致;电动机在有腐蚀性气体的环境中工作,或金属物和有害粉末等进入电动机绕组内部也会造成绕组接地。规程规定:电动机停止使用三个月及三个月以上时,再次投入运行前应摇测绝缘电阻。电机额定电压为500V 以上者,应用1000V 或2500V 的摇表;500V 以下者,应用500V 摇表测量其绝缘电阻低压电动机。其相对相、相对地绝缘电阻均应大于0.5MΩ;高压电动机定子线圈应大于1500Ω/ V,转子线圈应大于1000Ω/ V;其绝缘电阻合格后,方可使用。如发现受潮后必须进行烘干处理,以免发生事故。电动机出现绕组接地故障后,应仔细观察绕组损坏情况,除绝缘已经老化、枯焦发脆处,都可以进行局部修理。经验表明,绕组接地经常发生在绕组伸出槽外的交接处(即绕组端部),这时可在故障处用绝缘纸插入铁芯与绕组之间,再用绝缘包扎好并涂上绝缘漆进行烘干即可。如果接地点在铁芯槽内时,若绕组的上层边绝缘损坏,可以打出槽楔、修补槽衬或抬出上层绕匝进行处理;若故障点在槽底,或者多处绝缘损坏,因局部修理工作量较大,且在修理中易将绕组的绝缘损坏,最好的办法是更换绕组。
需要指出的是,为了避免损伤绝缘,在进行局部修理之前,应将电动机绕组进行加热(用恒温加热应不超过85 ℃;通入电流加热一般在7 %~15 %额定电压之间,电流不超过额定值,温度不超过75 ℃),待绝缘软化后,用竹片撬开槽衬和绝缘受损处,小心地进行处理。处理完后应吹净再进行浸漆、烘干等。
电路中的保护接地装置
4.3.2绕组短路
绕组中相邻两条导线之间的绝缘损坏后两导体相碰,就称为绕组短路。发生在同一绕组中的绕组短路称为匝间短路。匝间短路易在线圈的端部造成几匝或一卷,或一极组烧焦,电磁线被烧成裸铜线;而短路以外的本相或其他两相线圈都较完好或稍微烤焦。发生在两相绕组之间的绕组短路则称为相间短路。相间短路常爆断,熔断处有很多导线,附近有很多熔化的铜屑,而其他线圈组或另一端均无烧焦的痕迹。不论哪一种短路,都会引起某一相或两相的电流增大,引起局部发热,致使绝缘老化或烧焦,损坏电动机。出现绕组短路时,若短路点在槽外,修理并不困难。当发生在槽内时,若线圈烧损不严重,可将该槽线圈边稍加热软化后翻出受损部分,换上新的槽绝缘,将线圈受损的部位用薄的绝缘带包好并涂上绝缘漆进行烘干,用万用表、兆欧表检查,证明已修补好后,再重新嵌入槽内,进行绝缘处理后就可继续使用;如果线圈受损伤的部位过多,或者包上新的绝缘带后线圈无法嵌入槽内时,就需更换绕组。
4.3.3绕组断路
绕组断路是指电动机的定子或转子绕组碰断或烧断造成故障。
4.3.4定子绕组断路
该类故障可以通过测量各相绕组的电阻或电流的方法检查出来。
这种断路多发生在定子绕组的端部、各绕组元件的接头处及引出线附近。这些部位都露在电动机机座壳外面,导线容易碰断,接头处也会因焊接不实经长期使用后松脱。发现问题后重新接好、包好,并涂上绝缘漆后就可使用。另外,如果是因故障使绕组被烧断则需要更换绕组。
4.3.5转子绕组断路
该类故障可根据电动机转动情况加以判断,通常表现为转速变慢、转动无力、定子三相电流增大和有嗡嗡声等现象,有时还不能起动。这时可以在定子绕组中通入三相低压电源(电压约为额定值的10 %),然后转动电机轴,观察定子三相电流是否稳定。如果三相电流有较大的波动,则说明转子绕组有断路的地方。出现转子绕组断路时,要先抽出转子查出断路的部位。一般使用断条侦察器等专用设备来确定断路部位。对于鼠笼式转子,当转子绕组断条已不能使用时,要将铸铝熔化后再重新灌铸,或换成紫铜条;对于线绕式转子的修理则与修理定子绕组一样,只是修好后必须在绕组两端用钢丝打箍。
4.4 三相异步电动机一相或两相绕组烧毁(或过热)的原因及处理方法
4.4.1如果出现电动机一相或两相绕组烧坏(或过热),一般都是因为缺相运行所致。在这里不作深刻的理论分析,仅作简要说明。
4.4.2当电机不论何种原因缺相后,电动机虽然尚能继续运行,但转速下降,滑差变大,其中B、C两相变为串联关系后与A相并联,在负荷不变的情况下,A相电流过大,长时间运行,该相绕组必然过热而烧毁。
为三相异步电动机绕组为Y接法的情况:电源缺相后,电动机尚可继续运行,但同样转速明显下降,转差变大,磁场切割导体的速率加大,这时B相绕组被开路,A、C两相绕组变为串联关系且通过电流过大,长时间运行,将导致两相绕组同时烧坏。
这里需要特别指出,如果停止的电动机缺一相电源合闸时,一般只会发生嗡嗡声而不能启动,这是因为电动机通入对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场,但当缺一相电源后,定子铁心中产生的是单相脉动磁场,它不能使电动机产生启动转矩。因此,电源缺相时电动机不能启动。但在运行中,电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场,所以,正在运行中的电动机缺相后仍能运转,只是磁场发生畸变,有害电流成分急剧增大,最终导致绕组烧坏。
4.4.3无论电动机是在静态还是动态,缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏。与此同时,由于动力电缆的过流运行加速了绝缘老化。特别是在静态时,缺相会在电机绕组中产生几倍于额定电流的堵转电流。其绕组烧坏的速度比运行中突然缺相更快更严重。
电动机出现缺相运行时,只要能及时发现,对电动机不会造成大的危害。为了预防电动机出现缺相运行,除了正确选用和安装电器设备外,还应严格执行有关规范,敷设馈电线路;同时应加强定期检查和维护,如经常观察电动机三相电流是否对称,熔断器的熔体情况等等。总之,为了能采用正确的方法进行电动机的故障修理,就必须熟悉电动机常见故障的特点及原因,这样才能少走弯路、节省时间,尽快排除故障,恢复电动机的正常运行。当然,为了减少电动机故障的发生,做好电动机的定期检查和维护工作,也是保证电动机安全运行、延长使用寿命的有效措施之一。
五、检修实例
5.1 电动机振动超标的原因分析及处理过程
5.1.1机组情况介绍
五矿营钢动力厂发电车间1号给水泵电动机为大型三相异步电动机,型号为Y450-28,额定功率280KW,额定电压380V,额定转速2970r/min,自从电厂投入运行后一年的时间,电动机的振动逐渐增大,当发现这台电动机振动超标后,立即进行停运处理。
5.1.2判别原因及处理过程
5.1.2.1 判别造成振动超标的原因
首先,将电动机断电,检查联轴器同心度,圆误差为0.05mm,面误差为0.06mm,符合要求。
其次,将联轴器解开,采用断电法,测量断电前后电动机的振动值变化,断电前侧的前端径向振动速度值为:10.2mm/s,轴向振动速度值为6.8 mm/s,后端径向振动速度值:9.4 mm/s,断电后振动值逐渐变小。
面对这种现象,我们检修班进行了讨论,认为由电磁原因造成振动的可能被排除,转自动平衡不好也被排除。最终一致认为:是由于轴承长时间运行,使轴承游隙间隙变大造成电动机振动超标。所以立即决定对这台电动机进行换轴承处理。
5.1.2.2 处理过程
按照电动机轴承的拆卸顺序,将电动机的推力侧和膨胀侧轴承拆下。进查看推力侧轴承型号为6320C3,膨胀侧轴承型号为6320C3。测得的轴承游隙分别为0.44 mm和0.56 mm.正常C3游隙的轴承游隙间隙在0.22 mm左右。则与判断的一致。将新轴承加热(温度不超过100度,且受热均匀)后装好,待其自然冷却后添加适量的三号锂基子。待电动机组装完毕后,进行单体试运行,测得前端径向振动速度值:1.3 mm/s,轴向振动速度值:1.0 mm/s,后端径向振动速度值:1.4 mm/s。与给水泵连接完毕后,测得的振动值基本与检修后单体试运测的值基本没变。振动基本消除。目前一运行10个月以上,情况良好。
5.2滑动轴承电动机轴承温度高的原因分析及处理过程
5.2.1机组情况介绍
五矿营钢动力厂发电车间135MW发电机组1号给水泵电动机为大型三相异步电动机,型号为Y450-28,额定功率280KW,额定电压380V,额定转速2970r/min,电动机一直运行平稳,各种参数均在规定范围内。2016年4月6日下午,接到通知,135mw发电汽机1#给水泵后轴瓦温度过高,操作盘面显示推理侧轴承温度已超过70度,生产方面随机停机等待维修处理。
5.2.2判断轴承温度过高的原因及处理办法
5.5.2.1经查给水泵电动机的参数曲线记录,在轴瓦温度升高时振动保持在0.008mm,证明振动没有任何问题,排出由于振动原因造成的瓦温升高。
5.5.2.2对润滑系统进行检验,油位在油面镜1/2-2/3之间,没有问题。当将润滑管路上的滤网拆下时发现滤网严重堵塞(全是杂质),说明润滑油比较脏,但是将滤网上的杂质清洗下来检查发现杂质均为粉末状物质,不能够造成轴瓦瞬间温升超过70度。
5.5.2.3对轴瓦进行解体检查,推力侧轴承下瓦属正常磨损,但是在轴瓦一侧(电动机正常旋转方向)发现有明显划痕,但不严重。到此可初步判断是由生产方面在加负荷时步幅过大造成轴瓦一侧的划痕,简单处理后会装。同时发现推理侧轴瓦温度测点在初始安装时造成了较大的机械创伤,随机也进行了更换。经试运行温度正常,振动正常。
六、结束语
综上所述,三相异步电动机的振动超标往往是由以上四种原因所引起的,在生产运行过程中可参照上述振动超标原因判别及处理方法,根据实际情况加以判断分析和处理。
参考文献:
[1]杜文学.电气设备运行及事故处理.北京.化学工业出版社.2006.
[2]许晓峰.电机及拖动.北京.高等教育出版社.2001.
[3]万振家、陈海金.电厂辅机检修.北京.中国电力出版社.2008.
[4]段茵、刘君.三相异步电动机振动原因及处理方法浅析.上海电力学院学报.2007.23(1):4-7
[5]《机械设备安装工程施工及验收通用规范》
论文作者:曹坤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/17
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