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开拓杂志--电动机常见故障分析与维修处理研究
电动机常见故障分析与维修处理研究

电动机常见故障分析与维修处理研究

翟运峰

摘要:电动机在日常的使用中会遇到一些故障,有些故障显而易见,有些故障处理起来比较棘手。电动机故障排除的关键是找出故障原因及故障点然后采取对应的方法措施,进行精准的排除故障,使电动机工作在自由特性曲线上,保证矿山安全有序生产。                                                                                                                                            

关键词;电动机;故障; 分析;诊断; 处理;研究

电动机在现代煤矿生产过程中得到广泛应用,为矿山的经济腾飞做出了巨大贡献。在日常的生产过程中也遇到了一些非常棘手影响安全生产的问题。通过多年来的研究和现场经验的积累对电动机出现的故障进行了归类,在现场处理类似疑难杂症方面找到了一些方法,与大家共同分享、共同进步。为现代矿山安全生产保驾护航。

1电动机故障处理概述

故障的诊断是排除故障的关键环节,而对故障判断的准确性,又是经济、快捷处理的必要条件。因此,在排除电动机故障时,一般应遵循:故障现象观察与描述——分析诊断——拆检核实——判定——相应处理对策各步骤。维护修理人员应了解电机结构、性能参数、各零、部件及其相关功能,具备专业动手能力等基本素质。要应用经验及综合知识和技术技能做出判断,才能做到对症下药。对使用单位的在用或新安装电机故障诊断应遵循:查清故障现状及原始真实情况(核实运行记录、值班日记、当事者介绍情况等),并依据故障状态,对不能造成扩大故障范围酿成危险后果的,可有针对性进行必要的动态观察与核实。对投产时间较长、运行良好的电机的突发性故障,应追寻对症障当时情况的描述,这对能做出正确的判定是有益的。确认故障点及故障件是否经修理、改动及为原装件。在排除故障的全过程中,应尽力避免故障点的扩大或延伸而造成额外损失。对防爆电机而言,在排除故障达到可工作状态后,应符合防爆规程标准(GB3836.13 爆炸性气体环境用电气设备的检修)要求。电动机在运行中会发生各种各样的故障,造成故障的原因也是复杂的,往往要通过诸多方面的分析与诊断才能真正找到故障的根源。不但要仔细检查电动机本身可能产生的故障(设计、制造、检验),还要检查电动机所带负载(主机状态及工艺流程参数变化)、辅助设备(保护检测装置等)以及供电系统因素。电动机的故障虽然很多,但归纳起来有两大类,即电气故障与机械故障。而电气与机械故障又分别集中在绕组和轴承装置部位。

2电机常见故障原因分析及处理方法

2.1、线圈全部烧毁变色

当三相绕组全部变成黑色时,说明该电机是长时间过电流,轴承损坏,定转子严重相擦或电压等级不对。普通电机频繁起动,制动状态下运行也会出现此现象。如图a示:这是使用不当造成的。   

2.2、一相或二相烧毁变色

一相或二相全部变成黑褐色,一般是由于缺相运行造成。Y接运行时烧两相 △接运行时烧一相,如下图,缺相运行的原因一般发生在供电线路中极少数发生在电机内部(掉头或引线断),如图bY 接图c为 △ 接。出现这种情况应先检查引线是否掉头或引线烧断,否则,是供电线路问题,和电机本身无关。

2.3、局部烧毁或部分绕组变色

如出现局部烧断现象,说明该处发生了匝间短路或对地短路。若部分绕组变色,则是已有短路现象发生但还未达到最严重的程度。

2.4、匝间短路的判别方法

在三相电压平衡的情况下,原基本平衡的三相电流逐渐或突然变得非常不平衡,同时电机温升增加负载能力下降,可初步判定该电动机定子绕组匝间短路。用电桥测试直流电阻,三相直流电阻不平衡度大,即某相变小说明此相发生了匝间短路,正常情况下,三相直流电阻不平衡度1%,超过此值说明线圈有匝间短路的可能。可用匝间仪测试。

2.5、三相运行电流不平

在三相直流电阻平衡的情况下,三相运行电流不平衡应检测三相端电压是否平衡。电压的轻微不平衡能引起电流的极大不平衡,一般情况下空载不平衡大,满载时不平衡小,满载时不平衡度不超过10%

2.6、电机运行中噪声

电机运行中会产生不同的声音,电机大小不同,结构不同声音会有明显的不同。如果运行中产生的声音在国家GB10069-2000电动机噪声测量方法及噪声限值 规定的范围之内,属正常,超出标准范围均为噪声,应予以处理。

2.7 轴承噪声      

经长途运输的电动机,试运行时会有明显的轴承异声,加注润滑脂即可解决,这是因为运输途中的颠簸,润滑脂从轴承部位流出造成的。运行一段时间后出现的轴承噪声,须用听棒或螺丝刀放在轴承外盖仔细听,如果轴承运行的声音很均匀,加油即可解决,如果轴承运行中有明显的咯噔声,须更换轴承,同时检查轴承室的圆柱度。因为铸铁或钢板的端盖制造过程中均会产生应力,电动机运行一段时间后,随着应力的释放,轴承室会变形,圆柱度可能会超差,现场检查轴承室是否变形的最好方法是用旧轴承回装。

2.8机械噪声

带动轴承外环或内环旋转的力相对大,如轴承室尺寸偏大,或若电机发出低频的嗡嗡声,一般原因是内盖安装时偏,电机轴磨擦内盖,这时的声音是连续的,处理时可将内盖调换角度重新上紧。在启动或停机时出现断续的嗡嗡声,可以考虑是跑套的原因,因为转速低时滚动摩擦力相对大一些,轴承的滚珠在内、外环滚道中转动轴颈尺寸偏小,外环或内环就可能转动,就会产生断续的摩擦声。这时往往会伴随断续的振动。若发生高频响声,可能是甩油环或挡水环松动。

2.9振动噪声电磁噪声

电机振动时会产生明显的噪声,尤其是共振,处理这种问题只有处理好振动问题。电磁噪声是持续的断开电源会立即消失,和设计制造均有关系,设计时槽配合选择不当、制造时定子冲片片间压力不当、真空浸漆不到位,都有可能产生电磁噪声。处理时可重新浸漆。

2.10、滚动轴承过热的原因及处理

滚动轴承安装不正确、配合公差太紧或太松,滚动轴承的工作性能不仅取决于轴承本身的制造精度,还和与它配合的轴和孔的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度、选用的配合以及安装正确与否有关。一般卧式电机中,装配良好的滚动轴承只承受径向应力,但如果轴承内圈与轴的配合过紧,或轴承外圈与端盖的配合过紧,即过盈过大时,则装配后会使轴承间隙变得过小,有时甚至接近于零,这样转动就不灵活,运行中就会发热。如果轴承内圈与轴的配合过松,或轴承外圈与端盖配合过松,则轴承内圈与轴,或轴承外圈与端盖,就会发生相对转动,产生摩擦发热,造成轴承的过热。通常标准中将作为基准零件的轴承内圈内径公差带移至零线下方,这对同一个轴的公差带与轴承内圈形成的配合,要比它与一般基准孔形成的配合要紧得多。滚动轴承内圈与轴之间合适的过盈配合见表

轴承外径的公差带与一般基准轴公差带的位置相同,也在零线下方,但轴承外圈平均外径Dm的公差值也是特殊规定的。所以同一个孔的公差带与轴承外圈形成的配合,与一般圆柱体的基轴制配合也不完全相同。滚动轴承外圈与端盖的配合一般采用过渡配合。因为作用于滚动轴承外圈上的负荷是局部负荷,这种负荷仅被外圈滚道的下部区域所承受,故选用滚动轴承的配合时,应使配合面间存在不大的间隙或不大的过盈。这样,在电机运行时,受到冲击或振动的情况下,滚动轴承外圈可以产生间歇性的转动,从而避免轴承外圈的局部磨损,提高轴承的寿命。润滑脂不合适、质量差、加得太多或太少,润滑脂选得合适与否将影响到轴承能否正常工作。选用时,主要要掌握电机轴承温度以及是否亲水两个条件。可根据电机安装地点是潮湿还是干燥,是清洁还是多尘,以及运行小轴承的最高工作温度等情况选用。必要时,夏、冬季使用的润滑脂也应有所区别,因为有的地方夏、冬季的温度相差很大,必须使用不同的润滑脂。当使用钙基或钠基润滑脂时,每运行10001500h要添加一次润滑脂,运行累计25003000h后应更换。当使用二硫化钼时,添油和换油的时间可以延长。锂基润滑脂是一种具有耐高温(150)和低温(60),耐高速、高负荷、耐水性能的润滑脂,当在冬季时,可用1号锂基润滑脂,在夏季时可用2号锂基润滑脂。如果润滑脂选得不合适或使用维护不当,润滑脂质量不好或已经变质,或混入了灰尘、杂质等都可造成轴承发热。润滑脂加得过多或过少也会造成轴承发热,因为润滑脂过多时,轴承旋转部分和润滑脂之间会产生很大的摩擦;而润滑脂加得过少时,则可能出现干摩擦而发热。因此必须调整润滑脂用量,使其约为轴承室空间体积的1223。对不合适的或变了质的润滑脂应清洗干净,换上合适的洁净润滑脂。 

    电动机外轴承盖与滚动轴承外圆之间的轴向间隙太小,大型和中型电机一般在非轴伸端采用球轴承,轴伸端采用滚子轴承,这样当转子受热膨胀时,可以自由伸长。而小型电机由于两端均采用球轴承,其外轴承盖与轴承外围间应有一适当间隙,否则,轴承就有可能因受轴向过大的热伸长而发热。当出现这种现象时,应将前(或后)侧轴承盖车去一点,或者是在轴承盖与端盖之间加垫一薄纸垫,使一端外轴承盖与轴承外圈之间形成有足够的间隙。电机两侧端盖或轴承盖未装配好,如果电机两侧端盖或轴承盖装得不平行或止口没有靠严,则会使滚珠偏出轨道旋转而发热。必须重新将两侧端盖或轴承盖止口装平,并用螺栓均匀旋紧固定。滚珠、滚柱、内外围、滚珠架严重磨损或金属剥落,此时应更换新的轴承。

    与负载机械连接不良的主要原因是:联轴器装配不良,皮带拉力过大,与负载机械的轴心不一致,带轮直径过小,带轮离轴承太远,所受的轴向或径向载荷过大等。处理方法是纠正不正确的连接,避免轴承承受不正常的作用力。轴发生了弯曲,这时轴承受力不再是纯径向力,故而引起轴承发热。应设法将弯曲的轴校直或更换新轴。

3、电动机引出线的连接处理

    通常电动机引出线利用焊锡焊接,焊锡熔点低焊接不牢易开焊,一定程度上加大了电动机缺相运行的风险。现利用水氢火焰机和磷铜焊条焊接法牢固可靠,保证了电动机安全可靠运行。

4、电动机日常巡查

电动机由定子架、绕组及绝缘材料、转子、两端轴承及端盖等组成比较简单。电动机故障的原因有:电源断相、电压或频率不对;绕组短路、断路、接地;轴承运转不良;内、外部脏,散热不好(外部涂油漆太厚也是散热不良的原因),和自带冷却风扇坏,通风不畅;与机械装备不良;长期高负荷运行;环境温度高等等。电动机的损坏,90%以上都是维修人员日常检查不细,维护保养不足造成的,只要坚持认真看、听、摸、测、做,绝大多数故障都可以预防和避免,减少对生产的影响达到提高生产的目的。

4.1、看:每天巡查时看电动机工作电流的大小和变化,看周围环境有没有漏水、滴水现象,是否会引起电动机绝缘降低而击穿烧毁。还要看电动机外围是否有影响其通风散热环境的情况,看风扇端盖、扇叶和电动机外部是否过脏需要清洁要确保其冷却散热效果。对发现的问题及时进行处理。

4.2、听:认真、仔细听电动机的运行声音是否异常,有时环境噪音较大时,可借助于螺丝刀或听棒等辅助工具,贴近电动机两端听,如果经常听,不但能发现电动机及其拖动设备的不良振动,连内部轴承油的多少都能进行判断,从而及时作出是添加轴承油,或是更换新轴承等相应的处理措施,避免电动机轴承缺油干磨而堵转、走外圆、扫膛烧坏。大型电动机厂家考虑到解体更换轴承的困难,会采用开式轴承,定期约2000h用油枪加油时需注意使用电机名牌标示的轴承油(-35℃~+140℃),并将下端放油口打开或另一边的闷头螺丝拆卸开,以便将旧油挤换出来(注意补充油定额)防止加油时因压力大把油挤到电动机内部,运转时溅到定转子上,影响电动机的散热功能。

4.3、摸:用手背探模电动机周围的温度。在轴承状况较好情况下一般两端的温度都会低于中间绕组段的温度。如果两端轴承处温度较高,就要结合所测的轴承声音情况检查轴承。如果电动机总体温度偏高,就要结合工作电流检查电动机的负载、装备和通风等情况进行相应处理。根据电动机的所用绝缘材料的绝缘等级,可以确定电动机运行时绕组绝缘能长期使用的极限温度,或者说电动机的允许温升(电动机的实际温度减去环境温度)。各国绝缘等级标准有所差异,但基本分为:YAEBFHC 这几个等级,其中Y级的允许温升最低(45℃)而C级的允许温升最高(135℃以上)。从轴承油和其它材料方面考虑,用温度表贴亲电动机测量的温度最好控制在85℃以下。

4.4、测:在电动机停止运行时,要定期(每月)用兆欧表测量其各相对地或相间绝缘电阻,并与上月测试结果相比较,以便及时发现绝缘缺陷,发现不良时采取措施(用烘潮灯烘烤、电加热)提高绝缘,避免因绝缘太低(推荐值>5兆欧)击穿绕组烧坏电动机。设有烘潮电加热的电动机除非特殊情况,不要随意关掉加热开关。在潮湿天气和冬季时要特别注意电动机的防水、防潮和烘干。对露天及煤矿井下潮湿场所的电动机要特别注意防水,对怀疑严重受潮或溅过水的电动机,使用前更应认真检查。如果发现电动机浸泡过水,只要将电动机解体后抽出转子,并把定子内部、转子清理干净,再用烤灯从电动机定子内向两端烘烤,直止电动机绝缘升至正常。有些电动机绕组的引线只有三根,不能检测绕组间绝缘,重绕电动机的绝缘电阻一般不应低于5兆欧。在电动机运行时,可测量其三相工作电压和电流,看是否均衡。电压应基本相等,各相电流与平均值的误差不应超过10%,如用钳形表测得的各相电流差值太大,则可能有匝间短路。有时需要脱开负载测量空载电流大小,一般2极约2800rpm1/3 Ie(额定电流);4极约1600rpm40%左右 Ie6极约900rpm55% Ie。它会因极数与容量的不同而不同。另外电动机的Y形接法不能搞错,若错将Y形接成形,工作电流会增大;反之,则减小。同时,如电动机的绕组接线错误,或绕组匝数减少,旧电动机的定转子间气隙过大(正常0.2-1.0mm)都会使空载电流加大,这些要点可以帮助我们判断日常运行电动机状况的好坏。

4.5、做:不但要对检查中发现的问题及时采取补救措施,还要按保养周期(每月)对电动机进行螺丝、接线紧固,拆解检查、清洁保养等。如电动机端盖的固定螺丝全部松脱,会造成扫膛运转烧坏;电动机接线螺栓松动虚接会造成缺相烧坏;电动机风扇叶脱落抵住机体造成堵转而烧坏;电动机轴承润滑不良、运行温度高,而未及时补充润滑油或更换轴承造成电动机烧坏;电动机因天气潮湿绝缘电阻下降,不及时采取措施烘烤提高绝缘造成击穿;工作期间内电动机烧坏是因为没有及时检查所致,还是因为虽已发现问题,但没有做到维护保养补救所致。无论是不看不做,还是只看不做,最终都会造成故障或事故。

在拆检电动机时如需更换轴承,要尽可能用质量好的轴承。如发现轴承外圆与端盖轴承座配合不紧密,即轴承走外圆时,要根据其程度不同,视情况采用端盖轴承座内圈打麻点、垫铜皮或镶铜套消除。一定要定准中心点否则不久又会损坏。投入运行前,要再次确认轴伸出端径向摆动与端盖等紧固情况,转子转动是否灵活,绕组引线连接是否正确。还有许多电动机,当与其连接使用的泵漏水时,通常都去加压(填料)防漏,有经验的维修工作人员在加、换盘根时,都会先用手盘转一下,看转动情况,均衡上紧压盖螺丝,再短时起、停两三次,看看工作电流等是否正常;而没有工作经验的维修人员,只知道上紧防漏,不注意与之相关的电动机,结果导致电动机因堵转起动电流太大,过热过流保护来不及动作而击穿绕组烧坏。另外,在对由电动机驱动的机械设备(减速机、水泵、油泵等)维修保养、拆检装复时,也应认真查验和校正电动机与被驱动机械的轴心线,确保对中良好,用手转动联轴器时应轻便、灵活。只有切实、认真、细致地做好每一步,才能确保电动机正常高效运行。

5、结语

通过对电动机故障的研究分析和日常工作中的实践,以上经验方法使用可靠,大大缩短了处理电机故障的时间,为生产一线争取了宝贵时间,同时节约维修经费降低了生产成本。

(机电科)