高壓電動機機械故障分析與處理方法

王竹苗

（山西汾西礦業(yè)（集團）有限責任公司高陽煤礦，山西孝義032306）

1 高壓電動機的常見故障和相應的解決措施

1.1 軸電壓故障及其解決措施

高壓電動機轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的感應交流電壓就是軸電壓，這是由于高壓電動機的定子鐵芯周圍產(chǎn)生的交變磁場導致的。而高壓電動機在運行時如果出現(xiàn)磁路不平衡的狀況就有可能導致交變磁場的產(chǎn)生，進而導致軸電壓產(chǎn)生[1]。另外，三相電源不平衡也容易出現(xiàn)這種狀況，定子繞組不平衡和異步電動機的轉(zhuǎn)子斷條等情況下也容易導致軸電壓的產(chǎn)生。而軸電壓故障產(chǎn)生的危害不容忽視，當其達到一定數(shù)值的時候，能夠致使電壓擊穿油膜產(chǎn)生軸電流，進而導致軸承的滾子等和滾道產(chǎn)生灼傷，這些灼傷雖然是點狀的其危害不容小覷，嚴重情況下會致使軸承無法運轉(zhuǎn)。

解決措施：有的高壓電動機使用的是帶軸承座的機器，那么這種情況下可以把絕緣墊墊在反負荷端的軸承座下。此外，還有一個比較容易被忽視的細節(jié)是軸承的固定螺絲上應該套上絕緣套管。有的高壓電動機則采用滾動軸承，這種情況下要把絕緣隔斷放在軸承套上，和軸承座的一樣，也要在軸承的固定螺絲上安裝上絕緣套管。對于使用滑動軸承的高壓電動機只需要在瓦座和軸瓦間加上絕緣墊。

1.2 定子故障及其解決措施

定子故障發(fā)生的原因通常是由于在制造高壓電動機部分定子線圈的引線頭存在裂口或者裂紋等，而高壓電動機運行時電動力比較大，導致裂紋或者裂口隨著線圈的極相和連線間的震動而裂的更大，導致銅線被燒斷或者發(fā)生飛弧[2]。

解決措施：加強對制作廠工藝流程的監(jiān)督和管理，嚴格要求制作廠的制作規(guī)范，比如，檢查線圈的引線頭是否進行了清理打砂，對于不合格的嚴令改進。再如，嚴格監(jiān)督檢查焊頭前引線和靜止線圈連線處的彎折整理是否標準等。另外，可以利用銀焊接頭對中型以上的高壓電動機的線圈接頭等處理。

1.3 定子線圈電暈故障及其解決措施

定子線圈的絕緣面上經(jīng)常會出現(xiàn)電場分布不均的現(xiàn)象，這是由于電子線圈位于高壓電動機的通風槽口處和端部出槽處，當出現(xiàn)電場分布不均時若局部場強數(shù)值較高則周圍的氣體會輝光放電，此時，會有藍色的熒光出現(xiàn)在輝光放電處，這就是我們所說的定子線圈電暈現(xiàn)象。電暈現(xiàn)象通常出現(xiàn)于額定電壓高于6 kV的時候，一旦出現(xiàn)電暈現(xiàn)象就會有臭氧等出現(xiàn)，而臭氧等物質(zhì)會對絕緣起到阻礙作用[3]。

解決措施：首先必須保證線圈絕緣表面的電場均勻分布，那就要對絕緣表面進行低電阻防暈層處理，最好將電阻率控制在104～105 Ω·m之間以使防暈層處于低電位，這樣能夠有效地減小場強[4]，絕緣表面的電阻低了，在防暈層穩(wěn)定接地后，槽壁于絕緣層之間的間隙被完全斷路，這樣就不會發(fā)生電暈現(xiàn)象。

1.4 在電動機冷卻時容易出現(xiàn)的故障及其解決措施

煤礦內(nèi)的大型高壓電動機運作時容易發(fā)熱，因此大型高壓電動機都配有冷卻裝置，其實冷卻裝置的作用就是進行熱交換，防止高壓電動機作業(yè)過程中因過熱而出現(xiàn)故障。大型高壓電動機的冷卻裝置分為水冷卻裝置和風冷卻裝置。水冷卻裝置一般都位于高壓電動機的頂部位置，其進行冷卻工作時冷卻水中會產(chǎn)生一些雜質(zhì)，雜質(zhì)過多容易導致堵塞熱交換毛細管的現(xiàn)象發(fā)生，進而導致高壓電動機的制冷效果減弱甚至無法制冷。此時，如果使用化學清洗劑進行水垢清理又會導致毛細管被腐蝕。風冷卻裝置中風扇是制冷的主要部件，而風扇容易發(fā)生變形，風扇變形又會影響到高壓電動機的正常使用。

解決措施：在對水冷卻裝置中的污垢進行清理時要及時地查看是否有漏水現(xiàn)象，以有效地防止冷水泄漏破壞絕緣的作用，防止高壓電動機出現(xiàn)故障。在修理風冷卻裝置時要及時地清理散熱管的內(nèi)壁和外壁，防止高壓電動機升溫過快過高。

1.5 高壓電動機振動大及其解決措施

高壓電動機在運轉(zhuǎn)時如果震動過大會導致電動機損壞，使其無法正常運行，嚴重時甚至會影響煤礦的整體運行。因此，在平時的工作中要時常注意觀察并檢測高壓電動機振動是否過大。

解決措施：在高壓電動機運轉(zhuǎn)時，要定時的對電動機的振動頻率進行測量，可以利用振動測試儀進行振動值和頻率的測量，也可以利用頻譜儀進行測量。測量之后要仔細地分析數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷振動是否異常，如果存在異常分析振動異常的原因，并及時對電動機進行檢修，盡量使高壓電動機在最短的時間內(nèi)恢復運轉(zhuǎn)以免影響煤礦的整體運作。

1.6 端蓋方面的故障及其解決措施

在高壓電動機的使用過程中，其端蓋比較容易變形，因為端蓋承受著電動機帶來的較大外力，除此之外還受其自身應力釋放的影響，而端蓋變形會導致高壓電動機無法運行。端蓋都帶有軸承套，軸承套經(jīng)常會出現(xiàn)跑外套的情況，這將致使高壓電動機的端蓋以及軸承套的內(nèi)孔受到磨損，受到磨損的影響內(nèi)孔尺寸容易擴大，導致端蓋無法使用，進而影響整個高壓電動機的使用。

解決措施：首先，可以采取內(nèi)孔鑲套的辦法。鑲套時要注意其單邊厚度必須大于5 cm，在套和本體中間進行定位，此外，還應注意檢查套和端蓋安裝的結(jié)合面是否和內(nèi)孔垂直[5]。其次，可以選擇重新制作備件的方法。在重做時要保證重做的尺寸和原來的尺寸相同，當然，也可以把尺寸控制在相同的公差等級內(nèi)外，還要注意保證重做的備件應力釋放完畢以防止變形再次發(fā)生。

1.7 轉(zhuǎn)子籠斷條及其解決措施

轉(zhuǎn)子壟斷條故障常發(fā)生于高壓異步電動機，當斷條發(fā)生后，電動機的運轉(zhuǎn)速度會明顯下降，且伴有電動機溫度較高的現(xiàn)象，尤其是當電動機承載較大時這種現(xiàn)象更加突出。

解決措施：當出現(xiàn)電動機出現(xiàn)明顯減速且溫度較高的狀況時，首先對其進行檢查以確認是由轉(zhuǎn)子籠斷條引起，一經(jīng)確認必須將斷電的轉(zhuǎn)子籠條更換為銅條，也可以對轉(zhuǎn)子籠條采取重新鑄鋁的辦法。

1.8 絕緣電阻低及其解決措施

如果高壓電動機停止運轉(zhuǎn)后未經(jīng)絕緣強度檢查又進行工作，容易導致絕緣擊穿短路。

解決措施：經(jīng)檢查如果發(fā)現(xiàn)絕緣電阻低是由于繞組上有未清理的粉塵和雜物引起，要立刻對電動機內(nèi)部進行徹底的清理。如果是因為高壓電動機里面受潮或者進水，必須及時將高壓電動機進行拆卸并送入烘房進行烘干處理。如果是因為絕緣繞組老化的原因，要及時地檢查老化情況并及時更換絕緣繞組。

2 煤礦高壓電動機的保護

1）單相接地保護。當單相接地電流大于5 A時，必須對高壓電動機進行單相接地保護裝置的配置，能夠有效地防止單相接地障礙的產(chǎn)生，有了此裝置，當接地電流達到5 A以上10 A以下的時候裝置會發(fā)出警示，當接地電流大于10 A的日后裝置會立刻自動跳閘，跳閘后電流被切斷，能夠?qū)Ω邏弘妱訖C內(nèi)部起到保護作用。

2）電流速斷保護。在高壓電動機的容量在2 000 kW以下時，當高壓電動機發(fā)生繞組的現(xiàn)象時電流速斷保護能對電動機起到很好的保護作用，當引出線出現(xiàn)相間短路的時候電流速斷也是最好的保護電動機不受損害的有效方式。電流速斷保護由兩相兩繼電器式和接于相電流之差的二相一繼式接線兩種方式組成。

3）低電壓保護。低電壓保護是一種在電源電壓值短時間內(nèi)出現(xiàn)中斷的情況或者是出現(xiàn)降低的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)重要電動機自啟動的一種保障。在高壓電動機短時間內(nèi)電源電壓中斷或者下降的情況下，對于次要的電動機需要進行斷開處理以進行低電壓保護。當然，對于是否可以進行低電壓保護處理要依據(jù)該電動機時候允許自啟動來決定。

4）過負荷保護。煤礦在實際生產(chǎn)和運行中，有時候會出現(xiàn)高壓電動機負荷過大的情況，對于此種情況，如果沒有相應的保護措施容易導致電動機出現(xiàn)故障甚至不能運轉(zhuǎn)，因此要在高壓電動機上安裝負荷裝置以對電動機進行過負荷保護。有了負荷裝置一旦電動機存在超負荷情況裝置會發(fā)出提示信息，在特定情況下負荷裝置會令電動機進行減輕負荷或者自動跳閘的操作。

3 煤礦高壓電動機的維護

1）注重對高壓電動機的定期清潔。高壓電動機的清潔對于電動機的使用效果和壽命有著重要的影響，因此，在日常工作中，工作人員要時刻注重保持高壓電動機的清潔，防止油和水等雜質(zhì)進入高壓電動機內(nèi)部，每月進行至少1次電動機內(nèi)部灰塵清除工作，壓縮空氣吹是清理電動機內(nèi)部灰塵的有效途徑。

2）注重對高壓電動機進行通風冷卻。在對高壓電動機進行通風冷卻工作時應該將溫度控制在40℃以內(nèi)[6]，保證環(huán)境衛(wèi)生，以及干燥不潮濕，因為在潮濕的環(huán)境和清潔度不高的環(huán)境下電動機容易出現(xiàn)風道堵塞的情況，不利于高壓電動機的正常使用。

3）做好螺栓檢查工作。高壓電動機在運行一段時間后難免會出現(xiàn)螺栓松動的情況，發(fā)現(xiàn)螺栓松動時要及時進行緊固，如果不能及時處理將會導致電動機出現(xiàn)故障甚至影響電動機的使用壽命[7]。

[1]張慶達，高齊烈，杜瑞存.高壓電動機故障診斷與修理[M].上?？茖W技術(shù)出版社，1994：13-20.

[2]張洪奎.電機振動的原因分析及處理對策[J].石油和化工設(shè)備，2005（3）：28-29；34.

[3]劉保錄，裴建勛，等.異步電動機的常見故障及處理方法[J].淮南職業(yè)技術(shù)學院學報，2006（2）：68.

[4]翟慶志.電機學[M].北京：中國電力出版社，2008：7-42.

[5]焦成.煤礦電動機故障分析及維修措施[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（15）：31-32.

[6]劉振興，尹項根，張哲.鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子故障在線監(jiān)測與診斷方法[J].電力自動化設(shè)備，2004（1）：96.

[7]沈劍鋒.國內(nèi)煤礦行業(yè)開采技術(shù)及設(shè)備連接分析[J].地質(zhì)資源勘測，2010（2）：17-l8.