劉英斌

（中國(guó)石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113004）

電動(dòng)機(jī)故障及處理方法*

劉英斌

（中國(guó)石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113004）

電動(dòng)機(jī)在石油石化企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，但在工作中電動(dòng)機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)電氣故障和機(jī)械故障。電氣故障大都由于電機(jī)本身的質(zhì)量或者選用的形式和環(huán)境不相適應(yīng)而造成的；機(jī)械故障大都由于運(yùn)行環(huán)境影響和運(yùn)行中維護(hù)不當(dāng)引起的。要解決這倆個(gè)故障，主要應(yīng)選擇合適的電動(dòng)機(jī)、改善其運(yùn)行環(huán)境、縮短維修周期、提高維護(hù)維修質(zhì)量，以保證其正常運(yùn)行，發(fā)揮其最大功效。

電動(dòng)機(jī)；故障；處理方法；環(huán)境運(yùn)行；維護(hù)檢修

在石油石化企業(yè)設(shè)備維護(hù)中，電動(dòng)機(jī)日常維護(hù)、定期檢修和故障修理工作量很大。因各生產(chǎn)裝置為連續(xù)生產(chǎn)和工序生產(chǎn)，所以對(duì)設(shè)備維護(hù)、檢修和故障修理的及時(shí)準(zhǔn)確提出較高要求。本文就電動(dòng)機(jī)使用過程中常出現(xiàn)的電氣和機(jī)械故障總結(jié)、分析，以供處理故障時(shí)參考。

1 電動(dòng)機(jī)故障及處理方法

電動(dòng)機(jī)故障一方面多發(fā)生在運(yùn)行環(huán)境惡劣如現(xiàn)場(chǎng)跑漏嚴(yán)重的場(chǎng)所，另外一方面是由于維護(hù)檢修不良如軸承選擇、拆裝不當(dāng)，缺陷消除不徹底等。綜合分析有以下兩部分：

1.1 電動(dòng)機(jī)電氣故障

電氣方面故障有定子繞組缺相運(yùn)行，定子繞組首尾反接，三相電流不平衡，繞組短路和接地，繞組過熱和轉(zhuǎn)子斷條、斷路等[1]。

1.1.1 電機(jī)質(zhì)量及選用形式和環(huán)境不相適應(yīng)

由于電機(jī)本身的質(zhì)量或者選用的形式和環(huán)境不相適應(yīng)，加之環(huán)境中的酸、堿、鹽等液體或氣體的污染，電機(jī)內(nèi)部進(jìn)了水或其它有害液體，使得電機(jī)繞組絕緣受到浸蝕，從而使繞組線圈對(duì)地短路，或相間短路，或匝間短路，導(dǎo)致電機(jī)繞級(jí)局部損壞。

處理方法：（1）根據(jù)工作環(huán)境選擇質(zhì)量好、形式合理的電機(jī)，在有有害液體或氣體的環(huán)境下，挑選密封型的電機(jī)，在易燃、易爆環(huán)境中，應(yīng)挑選防爆電機(jī)。（2）檢修和維護(hù)時(shí)注意搞好電機(jī)每個(gè)部位的密封。如電機(jī)易漏、易浸入液體或污物的地方應(yīng)做防護(hù)罩，或塗密封膠。（3）盡量改善工作環(huán)境，消除生產(chǎn)工藝和設(shè)備的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。（4）在惡劣環(huán)境中運(yùn)行的電機(jī)要縮短小修和中修的周期，平時(shí)加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)。

1.1.2 三相電流不平衡的故障。

常常由于電動(dòng)機(jī)外部電源電壓不平衡所引起，其內(nèi)部原因主要是繞組匝間短路或在電動(dòng)機(jī)重繞修理時(shí)線圈匝數(shù)錯(cuò)誤或接線錯(cuò)誤。部分電機(jī)繞組的端部較長(zhǎng)，在維修和運(yùn)行時(shí)都容易受到絕緣損傷，造成繞組接地和匝間短路，造成運(yùn)行電流過大而導(dǎo)致繞組局部燒毀[2]。

處理方法：（1）在維護(hù)保養(yǎng)或維修時(shí)，一定要注意保護(hù)好繞組的端部。電機(jī)轉(zhuǎn)子抽芯時(shí)，必須將轉(zhuǎn)子抬起，杜絕定、轉(zhuǎn)子鐵芯相互磨擦，電機(jī)回裝前必須對(duì)繞組線圈進(jìn)行認(rèn)真、仔細(xì)的檢查。（2）定期用兆歐表檢測(cè)電機(jī)絕緣及早發(fā)現(xiàn)接地故障。（3）測(cè)量運(yùn)行電動(dòng)機(jī)三相電流不應(yīng)超過10%，可以測(cè)量其直流電阻來判斷匝間短路。

1.1.3 長(zhǎng)期過載或過熱運(yùn)行

由于長(zhǎng)期過載或過熱運(yùn)行，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障引起電動(dòng)機(jī)負(fù)荷大，電動(dòng)機(jī)散熱性能差，繞組絕緣老化加速，絕緣最薄弱的點(diǎn)，引起匝間短路，相間短路或?qū)Φ囟搪返痊F(xiàn)象，使電動(dòng)機(jī)繞組局部短路燒毀等一系列情況。

處理方法：（1）盡量避免電機(jī)過載或過熱運(yùn)行。檢查過載原因，如是機(jī)械有卡住現(xiàn)象，設(shè)法排除；如是電機(jī)和負(fù)載不匹配，則需掉換功率大一級(jí)的電機(jī)。（2）保證電機(jī)外殼有潔凈的通風(fēng)通道；（3）保證有良好的風(fēng)扇，風(fēng)葉，損壞的要及時(shí)更換。（4）盡量避免電機(jī)頻繁啟動(dòng)。

1.1.4 電機(jī)繞組絕緣受機(jī)械振動(dòng)

電機(jī)繞組絕緣受機(jī)械振動(dòng)，如啟動(dòng)時(shí)大電流的沖擊，所拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備振動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡等作用，使繞組出現(xiàn)匝間松馳，絕緣裂紋等不良現(xiàn)象。破壞效應(yīng)不斷積累，熱脹冷縮使繞組受到磨擦，從而加速絕緣老化，最終導(dǎo)致繞組局部燒毀[3]。

處理方法：（1）盡量避免電機(jī)的頻繁啟動(dòng)，大功率電機(jī)應(yīng)采用軟啟動(dòng)，以減少啟動(dòng)電流的沖擊。（2）保證被拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備振動(dòng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。（3）在有振動(dòng)場(chǎng)合下運(yùn)行的電機(jī)要縮短小修和中修時(shí)間，定期檢查電機(jī)繞組的絕緣情況。

1.2 電動(dòng)機(jī)機(jī)械故障

機(jī)械方面有掃膛、機(jī)械振動(dòng)、軸承過熱（滑動(dòng)軸承落架）、轉(zhuǎn)軸損壞（抱軸）等故障。異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間氣隙很小，機(jī)械故障非常容易導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子之間摩擦相碰損壞定子、轉(zhuǎn)子[4]。

1.2.1 軸承損壞

由于軸承損壞，轉(zhuǎn)軸變形致使定、轉(zhuǎn)子磨擦（俗稱掃膛）引起鐵芯溫度急劇上升，燒毀槽絕緣和匝間絕緣，從而造成繞組線圈對(duì)地短路或匝間短路形成“崩燒”。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使定子鐵芯變形，轉(zhuǎn)軸磨損、端蓋報(bào)廢等。

處理方法：（1）卸裝軸承時(shí)，最好將軸承加熱到80～90℃，如采用軸承加熱器，變壓器油煮等。這樣才能保證軸承的裝配質(zhì)量。（2）冷裝軸承裝配，應(yīng)均勻地敲擊軸承內(nèi)圈，不使轉(zhuǎn)軸受損，致使軸承內(nèi)圈與軸配合失去過盈量或過盈量變小，出現(xiàn)跑內(nèi)圈現(xiàn)象，裝電機(jī)端蓋時(shí)應(yīng)均勻地敲擊不致端蓋軸承室與軸承外圈過松而跑外套。無論跑外套還是跑內(nèi)套都會(huì)引起軸承運(yùn)行溫度急劇上升，而引起繞組過熱以致燒毀。（3）安裝軸承之前，清洗工作要認(rèn)真、仔細(xì)，不得在軸承腔內(nèi)留有雜質(zhì)，所加的油脂也要確保潔凈。

1.2.2 軸承干磨直到燒毀

電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，本體運(yùn)行溫度升高，軸承的潤(rùn)滑油脂沒有及時(shí)補(bǔ)充，引起軸承干磨，溫度升高直到燒毀。另外不同的油脂混用、軸承本身的質(zhì)量問題、長(zhǎng)期停用，油脂變質(zhì)等原因都可能因此而損壞電機(jī)。

處理方法：（1）定子外殼要求清潔，無雜物，保證有良好的通風(fēng)通道。（2）應(yīng)按電動(dòng)機(jī)要求累計(jì)運(yùn)行時(shí)間添加潤(rùn)滑油脂，無特殊要求的每2 000 h添加1次。（3）長(zhǎng)期停用的電機(jī)，啟用時(shí)必須進(jìn)行必要的解體檢查，更換軸承潤(rùn)滑油脂。（4）春秋兩季溫度變化較大，儲(chǔ)油腔潤(rùn)滑油脂儲(chǔ)量易引起電動(dòng)機(jī)溫度變化，應(yīng)試量加減潤(rùn)滑油脂量，保證軸承潤(rùn)滑。

1.2.3 軸承損壞和跑套故障

電動(dòng)機(jī)機(jī)械振動(dòng)加速軸承損壞和發(fā)生跑套故障。振動(dòng)應(yīng)先區(qū)分是電動(dòng)機(jī)本身引起的，還是傳動(dòng)裝置不良所造成的，或者是機(jī)械負(fù)載端傳遞過來的，而后針對(duì)具體情況進(jìn)行排除。屬于電動(dòng)機(jī)本身引起的振動(dòng)，多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好，以及軸承不良，轉(zhuǎn)軸彎曲，或端蓋、機(jī)座、轉(zhuǎn)子不同軸，或者電動(dòng)機(jī)安裝地基不平，安裝不到位，緊固件松動(dòng)造成的。振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，還會(huì)產(chǎn)生額外負(fù)荷。

處理方法：（1）保證被拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備振動(dòng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。（2）確定振動(dòng)原因盡早處理消除振動(dòng)源，防止故障發(fā)生。（3）在有振動(dòng)場(chǎng)合下運(yùn)行的電機(jī)要縮短小修和中修時(shí)間，及時(shí)更換受損原配件。

1.2.4 定子電流不正常

鼠籠型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鑄鋁導(dǎo)體斷條或繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組斷路時(shí)，會(huì)造成定子電流不正常，出現(xiàn)時(shí)高時(shí)低周期性變化，還出現(xiàn)忽大忽小的噪聲和振動(dòng)。負(fù)載越重時(shí)，這種現(xiàn)象越顯著。

處理方法：（1）電動(dòng)機(jī)在通電后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無力很慢時(shí)、電動(dòng)機(jī)定子電流擺動(dòng)及時(shí)停機(jī)，解體檢查轉(zhuǎn)子，到專業(yè)廠家修理。（2）正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常起動(dòng)和正反交替運(yùn)轉(zhuǎn)，操作時(shí)應(yīng)間斷一定時(shí)間保證電動(dòng)機(jī)靜止后再反向啟動(dòng)。（3）繞線式電動(dòng)機(jī)定期檢查、處理滑環(huán)。

2 故障分析實(shí)例

圖1 溫度變化曲線Fig.1 temperature movement curve

測(cè)量軸承、端蓋和內(nèi)外擋油小蓋的定位尺寸，經(jīng)測(cè)量并計(jì)算：L=66.1mm，L1=7.7mm，L2=50.0 mm，L3=7.7mm；

一臺(tái)常壓塔塔底泵160 kW電動(dòng)機(jī)[5]（型號(hào)YB 315M-2轉(zhuǎn)速2 977 r/min），運(yùn)行過程中電動(dòng)機(jī)前軸承的溫度出現(xiàn)異常（91℃），并發(fā)生振動(dòng)。用測(cè)振儀（VM-63）測(cè)量軸承的幅值振動(dòng)值為0.12 mm（3 000 r/min的標(biāo)準(zhǔn)值＜0.05 mm），溫度異常時(shí)加速度值為55.2 m/s2，（標(biāo)準(zhǔn)值28 m/s2）。同時(shí)運(yùn)行過程中，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)一陣一陣的聲音，電動(dòng)機(jī)的電流波動(dòng)。該電動(dòng)機(jī)軸伸端采用深溝球軸承N316承載，非負(fù)荷端也采用深溝球軸承N316承載。由于軸伸端采用間隙配合，無法調(diào)整軸承的軸向定位尺寸。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)油蓋有稍微的磨損痕跡；并且軸承有兩個(gè)深溝球有損傷。經(jīng)過2次檢修更換深溝球軸承N316，軸承溫度升高沒有改變，最高時(shí)達(dá)100℃。溫度變化測(cè)量曲線如圖1，軸承處剖面圖見圖2，軸承正視圖見圖3。

圖2 軸承處剖面圖Fig.2 bearing section

其中：L——實(shí)際裝配時(shí)電動(dòng)機(jī)的大端蓋尺寸；

L1——外擋油環(huán)小蓋到大蓋止口；

L3——內(nèi)擋油環(huán)小蓋到大蓋止口；

L2——軸承的寬度；

X——軸承與端蓋間的間隙。

經(jīng)過計(jì)算軸承的允許間隙為0.7 mm，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的軸承溫度達(dá)到90℃，軸承的膨脹值約0.9 mm，不能達(dá)到電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的要求。

故障分析處理：經(jīng)過多次更換深溝球軸承，電動(dòng)機(jī)的軸承高溫度不僅沒有消失，并且軸承的潤(rùn)滑油脂熔化。根據(jù)軸承的特點(diǎn)進(jìn)行分析：由于電動(dòng)機(jī)原來采用深溝球軸承，不能滿足電動(dòng)機(jī)軸向的串動(dòng)，有擋邊，因此不能承受機(jī)軸熱膨脹引起的長(zhǎng)度變化，產(chǎn)生如上圖的向軸伸端的推力F，分散作用在軸承內(nèi)外圈兩側(cè)，引起軸承作用負(fù)荷增大，同時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子重力的作用使軸承運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡不是一個(gè)圓形而是一個(gè)橢圓，運(yùn)行時(shí)由于滾道之間存在間隙，運(yùn)行時(shí)受力的不同使得軌道成橢圓形，軸承的受力主要是下部受力較大，使得電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)，加速了溫度升高和軸承損壞。更換為NU型深溝柱軸承后，能滿足一定的軸向串動(dòng)，減少軸承側(cè)向力，降低軸承運(yùn)行溫度，滾珠與滾道的接觸受力點(diǎn)始終為一直線段，因此運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)消失了。

圖3 軸承正視圖Fig.3 bearing elevation

通過將深溝球軸承更換為深溝柱軸承，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)軸承的溫度保持正常（空運(yùn)1 h軸承溫度28℃）；同時(shí)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)平穩(wěn)，振幅值為0.013 mm，高頻干擾加速度值為2.8 m/s2，帶負(fù)荷性能穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的聲音正常。通過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)參數(shù)正常，達(dá)到了更換軸承的效果。

電動(dòng)機(jī)軸承的選擇對(duì)于設(shè)備的正常運(yùn)行是很重要的。在檢修過程中認(rèn)真分析電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，判斷產(chǎn)生故障的原因；同時(shí)分析設(shè)備的性質(zhì)，通過科學(xué)的分析與計(jì)算，注意選擇質(zhì)量和間隙好的軸承。

3 結(jié)束語

隨著電動(dòng)機(jī)及控制設(shè)備的不斷發(fā)展，軟啟動(dòng)、變頻器、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電子式多功能電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用，都大大減少了電動(dòng)機(jī)故障的發(fā)生，提高了判斷故障產(chǎn)生原因的能力。國(guó)內(nèi)各種先進(jìn)加工設(shè)備的出現(xiàn)大大提高了原配件的質(zhì)量，通過選擇高精度的原配件，能大大提高設(shè)備的安全運(yùn)行狀況。此外，還需要在實(shí)際工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，判斷電動(dòng)機(jī)及控制設(shè)備存在的問題與故障處理，找出故障原因并加以分析，及時(shí)采取對(duì)策，以保證電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)設(shè)備的正常運(yùn)行。

[1] 胡安定，劉漢文，譚萬齡，等.石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程應(yīng)用手冊(cè)[M].第一、三分冊(cè).北京：中國(guó)石化出版社，2005.

[2] 張家生.電機(jī)原理與拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].北京：郵電大學(xué)出版社，2006.

[3] 陳世坤.電機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[4] 沈標(biāo)正.電機(jī)故障診斷技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[5]國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì).防爆電機(jī)電器產(chǎn)品樣本[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

Motor Faults and Processing Methods

LIU Ying-bin
（Petrochina Fushun Petrochemical Company，Liaoning Fushun 113004，China）

Motor in petrochemical enterprise production plays an enormous role,but it often appears electric fault and mechanical trouble.Electrical fault is mostly due to bad motor quality or unfit type for environment，mechanical trouble is mostly due to bad running environment and improper operation maintenance.To solve these two main faults，proper motor should be chosen，the working environment should be improved，repair cycle should be shorten，the quality of maintenance should be improved，which can ensure their normal operation and develop their the biggest effect.

Motor；Fault；Processing methods；Environmental operation；Repair and maintenance

TM32

A

1671-0460（2010）03-0329-04

2010-03-05

劉英斌（1973-），男，遼寧撫順人，工程師，1996年畢業(yè)于大連理工大學(xué)工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)，目前從事工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)。E-mail：lyb123@petrochina.com.cn。