劉佳偉

摘 要：本文主要從船用三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障進(jìn)行分析研究，探索造成故障的原因。同時(shí)，結(jié)合故障分析及船上實(shí)際應(yīng)用環(huán)境、使用周期、機(jī)組裝配等方面闡述電機(jī)修理中應(yīng)注意的事項(xiàng)，并在裝配修后運(yùn)行試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)實(shí)際使用來(lái)驗(yàn)證，均未再發(fā)生燒毀、抱死、跑套等現(xiàn)象，對(duì)后續(xù)船用三相異步電動(dòng)機(jī)的修理、裝配具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：船用;電動(dòng)機(jī);故障分析

引言

三相異步電動(dòng)機(jī)作為船上主要的傳動(dòng)裝置，能夠驅(qū)動(dòng)閥門、水泵等機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，其主要應(yīng)用于海水冷卻系統(tǒng)、滑油輸送系統(tǒng)、污水排除系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等。具有制造、維修方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，且有較高的效率和接近恒速的負(fù)載特性。船上應(yīng)用的電網(wǎng)主要是柴油/汽輪發(fā)電機(jī)輸出的交流電，交流電網(wǎng)作為主電網(wǎng)就使得三相異步電動(dòng)機(jī)在船上被廣泛應(yīng)用。

1 常見故障分析

1.1 定子繞組絕緣低

在修理過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電機(jī)定子繞組絕緣低是一個(gè)重要故障點(diǎn)，曾發(fā)生過(guò)因?yàn)榻^緣低而導(dǎo)致電機(jī)燒毀現(xiàn)象，尤其是封閉式風(fēng)扇冷卻電機(jī)逐步被新式開放式電機(jī)取代，以主滑油泵電機(jī)為例，工作環(huán)境在主機(jī)艙，主機(jī)艙的環(huán)境相對(duì)其他部位來(lái)講油霧多、潮氣大，電機(jī)是自冷電機(jī)（開放式），在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空氣從電機(jī)的底部被吸入電機(jī)內(nèi)部再?gòu)捻敳颗懦鲞M(jìn)行一個(gè)循環(huán)，如空氣中含有較多的油霧（周邊滑油管路、閥門有泄露），則會(huì)貼附在電機(jī)繞組上造成侵蝕，導(dǎo)致電機(jī)繞組的絕緣層逐漸損壞，使電機(jī)的絕緣性能下降。

三相異步電機(jī)絕緣低修理過(guò)程會(huì)進(jìn)行清洗、烘烤、浸漆等不同處理，電機(jī)的引出線很小，但大部分對(duì)地、對(duì)相間絕緣問(wèn)題都是引出線導(dǎo)致的，如果電機(jī)進(jìn)行浸漆處理，引出線是一個(gè)重大關(guān)注點(diǎn)。目前電機(jī)浸漆大多采用真空浸漆，由此衍生了引出線發(fā)硬和裂紋問(wèn)題，浸漆后的電機(jī)需要烘烤，而引出線按照J(rèn)B/T 6213.4《電機(jī)繞組引接軟電纜和軟線 第4部分：連續(xù)運(yùn)行導(dǎo)體最高溫度為180℃的軟纜的軟線》中，明確了引出線應(yīng)能夠承受浸漆考驗(yàn)，但好多維修人員浸漆前和烘烤過(guò)程中未對(duì)進(jìn)出線進(jìn)行防護(hù)，導(dǎo)致引出線也被浸漆，絕緣漆對(duì)引出線的外皮進(jìn)行腐蝕，同時(shí)高溫烘烤進(jìn)一步破壞引出線外皮。此次修后雖無(wú)異常，但引出線的破壞卻為電機(jī)的使用留下絕緣和短路的隱患。

1.2電機(jī)存在串軸問(wèn)題

a）軸與轉(zhuǎn)子配合間隙過(guò)大，因轉(zhuǎn)子與軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子鐵芯處于對(duì)不齊狀態(tài)，從而加劇了轉(zhuǎn)子及軸相對(duì)定子的軸向移動(dòng);

b）自帶風(fēng)扇冷卻的電機(jī)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生軸向力，尤其是轉(zhuǎn)速較快、徑向配合間隙相對(duì)較松的電機(jī)反應(yīng)最明顯，所以在修理過(guò)程中風(fēng)扇不可換型，避免大風(fēng)扇帶來(lái)大的軸向力;

c）軸承與軸、軸承與端蓋間隙配合不符合標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致軸串動(dòng)，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)軸承跑套問(wèn)題。

為了避免軸向力，很多船用電機(jī)采用新式開放式的電機(jī)（舊型電機(jī)為封閉式），例如上海人民電機(jī)實(shí)業(yè)有限公司采用新式的JYDD280S-4C型電機(jī)，采用自冷方式，一方面取消了風(fēng)扇冷卻，避免風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)引起的軸向力，也減小了機(jī)組的噪音和振動(dòng)，另一方面在上下軸承與軸承端蓋間增加了波形彈簧墊圈，有效地防止了電機(jī)軸向傳動(dòng)造成軸承發(fā)熱現(xiàn)象。筆者曾經(jīng)對(duì)比開口和閉口兩種波形彈簧墊圈的運(yùn)用區(qū)別，發(fā)現(xiàn)開口波形彈簧墊圈對(duì)于降低軸向力要明顯優(yōu)于閉口。

1.3電機(jī)運(yùn)行發(fā)熱問(wèn)題

電機(jī)發(fā)熱是電機(jī)修理中最常見的故障現(xiàn)象，可以分為軸承發(fā)熱帶動(dòng)全身發(fā)熱，和繞組發(fā)熱引起全身發(fā)熱。

a）軸承發(fā)熱帶動(dòng)全身發(fā)熱原因分析

軸承發(fā)熱主要原因是電機(jī)裝配問(wèn)題，電機(jī)軸承安裝與端蓋配合公差過(guò)大，則會(huì)出現(xiàn)跑套現(xiàn)象，從而導(dǎo)致軸承發(fā)熱甚至電機(jī)抱死，如過(guò)小，則電機(jī)的軸承在運(yùn)行中由于機(jī)械發(fā)熱膨脹，與軸承端蓋之間會(huì)愈來(lái)愈緊，也會(huì)導(dǎo)致軸承內(nèi)保持架變形，造成軸承損壞。根據(jù)咨詢電機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)單位（上海人民電機(jī)廠和江蘇遠(yuǎn)東電機(jī)制造有限公司），并結(jié)合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和我們艦船日常修理積累的經(jīng)驗(yàn)，分析得出適應(yīng)于電機(jī)端蓋與軸承的配合間隙。對(duì)間隙過(guò)大的解決有四種方法：堆焊、熱噴涂、刷鍍和激光熔覆，其中刷鍍是一種既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，又簡(jiǎn)單實(shí)效的方式，在電機(jī)修理中最為常見。

（b）繞組發(fā)熱帶動(dòng)全身發(fā)熱原因分析

電機(jī)定子繞組過(guò)熱主要是負(fù)載過(guò)大，超過(guò)了額定了電流運(yùn)行或者軸承發(fā)熱進(jìn)行熱傳遞到電機(jī)繞組。負(fù)載大，俗稱“小馬拉大車”，這時(shí)就應(yīng)該檢查負(fù)載泵的實(shí)際工作情況，很多時(shí)候遇到繞組發(fā)熱，機(jī)組的使用人員都懷疑電機(jī)的問(wèn)題，而未檢查泵的運(yùn)行情況。筆者也曾遇到過(guò)由于泵葉輪更換，比原來(lái)的大1cm，導(dǎo)致負(fù)載一直超額定電流，致使電機(jī)繞組燒毀的狀況。

（4）振動(dòng)噪聲大

振動(dòng)和噪聲是相伴而行的問(wèn)題，特備是機(jī)械噪聲，根本的原因就是振動(dòng)導(dǎo)致。我們?cè)谌粘Ｐ蘩碇邪颜駝?dòng)噪聲導(dǎo)致的原因主要?dú)w結(jié)為轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)子不平衡可分為靜不平衡、動(dòng)不平衡和混合不平衡。靜不平衡導(dǎo)致離心力在兩個(gè)支架上產(chǎn)生大小相等、相位相同的振動(dòng)，而動(dòng)不平衡導(dǎo)致離心力產(chǎn)生大小相等。在實(shí)際修理中常見到的不平衡還是混合不平衡，是由殘余靜不平衡力和動(dòng)不平衡力偶共同作用在支架上產(chǎn)生的大小不等、相位不同的振動(dòng)。消除不平衡只有在動(dòng)平衡專用測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行加減平衡塊進(jìn)行校驗(yàn)。

在日常修理中引起電機(jī)振動(dòng)的主要原因分析如下：

a）電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載傳導(dǎo)振動(dòng)。比如電機(jī)拖動(dòng)海水泵的葉輪或者管路振動(dòng)引起電機(jī)振動(dòng);

b）電機(jī)與減振結(jié)構(gòu)、電機(jī)固定結(jié)構(gòu)固定不牢靠，腳底螺栓松動(dòng);

c） 與電機(jī)相連接的聯(lián)軸器有故障，聯(lián)軸器安裝錯(cuò)位、傾斜、間隙過(guò)大或磨損嚴(yán)重等都可以造成振動(dòng);

d）電機(jī)聯(lián)動(dòng)部分中心線不重合（對(duì)中有問(wèn)題），主要是組裝過(guò)程中安裝不當(dāng)造成。

因此，電機(jī)在組裝前應(yīng)確定是否對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行過(guò)修復(fù)，如修復(fù)則需對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，對(duì)于與泵剛性連接（同軸、聯(lián)軸器連接）的要與泵組一起進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，且電機(jī)與泵組安裝后的固定，一定要經(jīng)過(guò)找正處理才可在船上進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)。

2 結(jié)束語(yǔ)

船用三相異步電動(dòng)機(jī)故障現(xiàn)象簡(jiǎn)單，但故障原因復(fù)雜，表象都能夠用發(fā)熱、振動(dòng)、絕緣低來(lái)概括。電機(jī)出廠的試驗(yàn)為空載試驗(yàn)，所以許多在帶載過(guò)程中出現(xiàn)的故障在出廠時(shí)并未表現(xiàn)出。本文在簡(jiǎn)單的故障表象上分析了電機(jī)故障的各方面原因，明晰了電機(jī)在維修、組裝、試驗(yàn)過(guò)程的注意事項(xiàng)，尤其是間隙配合的具體要求，為船用三相異步電動(dòng)機(jī)修理質(zhì)量的提高提供了參考。

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（青島前進(jìn)船廠，山東 青島 266000）