崔會(huì)璀，張學(xué)軍，靳南

（中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司，河北 唐山 063200）

一種提高電機(jī)軸承散熱性能的改進(jìn)方法

崔會(huì)璀，張學(xué)軍，靳南

（中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司，河北 唐山 063200）

通過對過去5年電機(jī)軸承損壞率統(tǒng)計(jì)分析得出，軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)散熱差，溫度過高是導(dǎo)致軸承損壞率高的主要原因。本文應(yīng)用風(fēng)冷散熱原理，改良了電機(jī)聯(lián)軸器的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過增加扇葉結(jié)構(gòu)和通風(fēng)口設(shè)計(jì)，形成了聯(lián)軸器風(fēng)冷系統(tǒng)。通過實(shí)際操作證明改進(jìn)方法可降低電機(jī)軸承平均溫度20 ℃左右，使軸承壞損率降低近4倍。該改造方法大大增加了軸承的運(yùn)行周期，減少了因過熱產(chǎn)生電機(jī)抱死或燒毀等安全隱患，降低生產(chǎn)成本，方法可行且易于推廣。

電機(jī)軸承；風(fēng)冷散熱；風(fēng)扇結(jié)構(gòu)；通風(fēng)口；風(fēng)冷系統(tǒng)

自2009年以來，高尚堡聯(lián)合站10 000 m2污水處理系統(tǒng)增加了一套精細(xì)過濾器對終端水質(zhì)進(jìn)行處理。三級過濾提升泵主要為濾后水提供動(dòng)力輸送至精細(xì)過濾器中，在運(yùn)行過程中具有重要作用，而其電機(jī)軸承的使用周期直接影響著終端水質(zhì)處理效率。

據(jù)實(shí)際電機(jī)軸承損壞情況統(tǒng)計(jì)，2009～2014年，三級過濾提升泵更換軸承共計(jì)63次，其中因電機(jī)軸承過熱引起更換共計(jì)43次，其他原因如正常磨損、軸承跑內(nèi)外套等共計(jì)20次，高溫致?lián)p率高達(dá)68.25%。因溫度過高而引起軸承損壞成為亟需解決的設(shè)備維護(hù)問題。

現(xiàn)場設(shè)備情況：兩臺三級過濾提升泵型號為200S-63A臥式雙吸離心泵（流量：252 m3/h，揚(yáng)程54 m），使用方式—用—備。提升泵電機(jī)型號為YB250M-2臥式三相異步電動(dòng)機(jī)（功率：55 kW，額定電壓380 V，額定電流102.6/59.1 A，轉(zhuǎn)速2 970 r/min）?，F(xiàn)場為不停機(jī)設(shè)備，需24 h正常運(yùn)轉(zhuǎn)。改造前三級過濾提升泵電機(jī)前端軸承并無任何冷卻措施。電機(jī)后端風(fēng)扇只針對電機(jī)降溫，并不能改善電機(jī)前端軸承運(yùn)行溫度。

在排除非正常情況下，如電機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度過高、電機(jī)負(fù)荷大、軸承潤滑油不合適、軸承磨損嚴(yán)重等原因后，電機(jī)軸承正常運(yùn)行溫度為70～90℃。電機(jī)在正常運(yùn)行情況下，前軸承溫度過高，長時(shí)間高溫運(yùn)行下，易造成軸承損壞抱死，電機(jī)發(fā)熱絕緣燒壞，影響正常生產(chǎn)。

1 電機(jī)聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)改進(jìn)原理與方法1.1 改進(jìn)原理

根據(jù)風(fēng)冷散熱原理，通過對電機(jī)聯(lián)軸器機(jī)械結(jié)構(gòu)的改良，實(shí)現(xiàn)利用風(fēng)冷對電機(jī)軸承進(jìn)行降溫。風(fēng)冷散熱，實(shí)際上就是強(qiáng)制對流換熱［1］。對流換熱是指流體與跟其相接觸的固體表面或流體具有不同溫度時(shí)所發(fā)生的熱量轉(zhuǎn)移過程。熱源通過風(fēng)扇與空氣分子進(jìn)行受迫對流，將熱量散發(fā)到空氣中。風(fēng)扇不斷向熱源吹入冷空氣，流出熱空氣，完成熱的散熱過程。

由于機(jī)泵電機(jī)軸承與電機(jī)上的聯(lián)軸器距離短，一般只有30～80 mm。為此創(chuàng)新性的提出通過改變聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)前端軸承的降溫。在機(jī)泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)物體表面會(huì)產(chǎn)生一股向外的旋風(fēng)［2］。依據(jù)風(fēng)力學(xué)原理，這股旋風(fēng)會(huì)附著在轉(zhuǎn)動(dòng)物體表面。我們通過改變聯(lián)軸器形狀，從而改變風(fēng)的運(yùn)行方向，利用風(fēng)冷降低軸承溫度。

1.2 改進(jìn)方法

依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)理論［3～4］，我們在聯(lián)軸器端面上等分成三份，切割出與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)逆方向的弧形，深度為6 mm。切面成旋轉(zhuǎn)逆方向并形成坡度，形成一個(gè)風(fēng)扇形狀，使運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)向與電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方向一致，如圖1。這種風(fēng)扇結(jié)構(gòu)使得氣體流向垂直于轉(zhuǎn)軸，在較小的氣流空間中可更大程度提高對流換熱效率。

聯(lián)軸器裝在電機(jī)軸上，由于端面是弧形的實(shí)心體，聯(lián)軸器在旋轉(zhuǎn)時(shí)并無空氣進(jìn)行補(bǔ)充?；陲L(fēng)扇渦流理論，改良的風(fēng)扇結(jié)構(gòu)已構(gòu)成渦流系［5］，因此，我們在聯(lián)軸器端面坡度處開三個(gè)進(jìn)風(fēng)孔眼，直徑為8 mm，同時(shí)在聯(lián)軸器外徑面上設(shè)置三處出風(fēng)口，利用渦流壓縮吸收外界冷空氣的方法，進(jìn)一步增加了空氣流通性。出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口一一對通，且出風(fēng)口與電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)方向相反，使風(fēng)能夠從出風(fēng)口吹出對軸承降溫。通過實(shí)際操作測試表明，該聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)改造對正常使用無影響。

圖1 電機(jī)聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)改造效果對比圖

2 電機(jī)聯(lián)軸器改造效果對比

我們對兩臺完全相同三級過濾提升泵，在同一情況下分別使用改造前和改造后的電機(jī)運(yùn)行2 h，對電機(jī)前軸承運(yùn)行溫度進(jìn)行測量，對比前后溫度值。溫度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示，可以發(fā)現(xiàn)改造后電機(jī)前軸承溫度可降低20 ℃左右，大大降低了電機(jī)軸承運(yùn)行溫度。表2顯示了改造前后電機(jī)軸承的壞損率由原來的1.408 次/kh降低到0.375 次/kh，降低了近4倍，證明本文提出的改進(jìn)方案在降低三級過濾提升泵壞損率應(yīng)用上具有較高的實(shí)用性和有效性。

表1 改造前后電機(jī)前軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度對比統(tǒng)計(jì)

表2 改進(jìn)前后三級過濾提升泵的壞損率對比

3 結(jié)論

本文提出的電機(jī)聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)改造方案，通過實(shí)際操作證明可降低電機(jī)軸承平均溫度20 ℃左右。通過有效降低電機(jī)前軸承溫度，降低軸承壞損率近4倍，大大增加了軸承的運(yùn)行周期，減少因溫度過熱產(chǎn)生電機(jī)抱死燒毀等安全隱患。同時(shí)，該方法易于推廣，對于機(jī)泵正常運(yùn)行提供了有效的保證。

［1]顧守巖，張盧偉，安志強(qiáng). 壓力對氣體強(qiáng)制對流傳熱系數(shù)的影響［J］. 遼寧化工，2009，38（10）：734～740.

［2]斯蒂芬?奧斯丹尼，黃德荃. 動(dòng)力學(xué)與電風(fēng)扇設(shè)計(jì)的演變［J］. 1850～1960裝飾，2014，（01）：28～35.

［3]劉艷萍，萬欣. 風(fēng)扇葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)研究［J］. 日用電器，2013，（7）：41～44.

［4]許江晨，劉海平. 外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］. 自動(dòng)化博覽，2009，26（8）：84～87.

［5]包飛. 風(fēng)力機(jī)葉片幾何設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué)仿真［J］. 大連理工大學(xué)碩士，2008.

（P-01）

吉安依法拆除兩家小型廢舊塑料加工作坊

江西省吉安市吉水縣環(huán)保局日前聯(lián)合吉水縣雙村鎮(zhèn)政府依法對境內(nèi)的兩家小型廢舊塑料加工作坊進(jìn)行了拆除，對其實(shí)施強(qiáng)制關(guān)停。這是自今年4月以來，吉水縣環(huán)保局開展環(huán)保大檢查行動(dòng)的一個(gè)縮影。

據(jù)環(huán)境執(zhí)法人員介紹，兩家廢舊塑料顆粒加工作坊的廠房都是簡易搭建的工作棚，工藝落后，無環(huán)保審批手續(xù)，無污染防治設(shè)施。這兩家加工作坊主要以廢舊農(nóng)藥化肥袋、水泥袋等為原料，不僅所收集的原料中含大量有害污染物，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水被隨意排放，同時(shí)，廢塑料加熱產(chǎn)生大量濃煙和臭味，對周邊群眾生活環(huán)境造成影響。執(zhí)法部門曾多次責(zé)令其停止生產(chǎn)，但受利益驅(qū)使，這些作坊仍暗地里非法生產(chǎn)，反彈現(xiàn)象嚴(yán)重。取締當(dāng)天，執(zhí)法人員對違法加工點(diǎn)予以拆除，對機(jī)器設(shè)備等進(jìn)行扣押。據(jù)介紹，此次拆除行動(dòng)有力震懾了當(dāng)?shù)氐姆欠ㄅ盼燮髽I(yè)。截至目前，兩家廢舊塑料加工作坊已經(jīng)全部拆除完畢。

摘編自“中國塑料網(wǎng)”

A method of improving thermal performance of motor bearings

TM302

1009-797X（2016）02-0036-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.02.010

崔會(huì)璀（1989-），男，助理工程師，2012年于杭州電子科技大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司油氣集輸公司高尚堡聯(lián)合站設(shè)備管理員，主要從事機(jī)泵、自動(dòng)化等方面的研究。

2015-11-27