電機制造及其維護運行

孫 義

(佳木斯電機股份有限公司,黑龍江佳木斯 154002)

1 電機制造的特點

1.1 類型少

不同電機產(chǎn)品結(jié)合不同的電壓、速度、保護等級、冷卻方式、容量及負載要求等,可細分成諸多不同的規(guī)格和類型。同時在經(jīng)濟新常態(tài)背景下,人們對電機的性能、質(zhì)量等參數(shù)提出了更為特殊的要求,這就使得電機產(chǎn)品的類型越來越復(fù)雜,制造難度不斷增大。

1.2 相關(guān)因素復(fù)雜

對于電機制造而言,必須對電、磁、熱與風之間的關(guān)系進行有效平衡,這是因為電機部件之間的機械、熱效應(yīng)及電磁的相互作用,一旦單個部件出現(xiàn)缺陷或是問題,往往會對整個電機系統(tǒng)帶來很大的影響,導(dǎo)致電機無法正常運行甚至完全損壞。

1.3 制造工藝復(fù)雜

電機制造不僅涉及到常規(guī)機械制造中的機械加工技術(shù),還涉及到鐵心、繞組等零件的特殊技術(shù),對制造人員的技術(shù)水平有著較高的要求,且電機制造質(zhì)量也難以穩(wěn)定[1]。以定子與轉(zhuǎn)子繞組的嵌入為例,盡管大批量小規(guī)格的零件已經(jīng)了自動包埋過程,然而大部分零件必須由人工操作完成。

1.4 原材料類型豐富多樣

電機制造中除了用到一般的金屬結(jié)構(gòu)材料,還會用到絕緣材料、導(dǎo)磁材料及導(dǎo)電材料等,材料的類型和規(guī)格很多,部分新材料的開發(fā),如:無溶劑浸漬漆與新型絕緣膜等,可能會在極大程度上影響電機結(jié)構(gòu)與制造工藝。

2 電機制造的工藝要點

2.1 機座

在電機中機座制造過程中,操作人員必須嚴格按照設(shè)計圖紙的標準與要求,保證各加工部位尺寸公差與粗糙度的合規(guī)性,還需將各加工面的形位公差控制在標準范圍之內(nèi),其中機座加工的關(guān)鍵點在于:兩端止口和內(nèi)圓的同軸度、兩端面對止口軸心線的跳度。為避免電機運行過程中發(fā)生定子鐵心串動或是松動問題,必須保證內(nèi)圓和鐵心之間的緊度適當。針對有底腳的電機,應(yīng)確保底腳平面和軸心線處于平行狀態(tài),且底腳孔與機座中心線保持左右對稱。

2.2 端蓋

在電機制造過程中,為保證定子和轉(zhuǎn)子之間的空氣隙的均勻度,就需要對端蓋結(jié)構(gòu)的剛度、止口與軸承室之間的尺寸精度、形位偏差進行嚴格把控,具體注意以下幾點:(1)軸承室的尺寸公差、圓柱度和粗糙度。(2)止口的尺寸公差、圓柱度和粗糙度。(3)端面對止口軸心線的跳度。(4)止口端面至軸承室的深度,通常端蓋壁厚必須大于等于5mm,加工余量超過3mm。

2.3 電機轉(zhuǎn)軸

通常而言,電機的主軸建議選擇45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,其加工流程包括:一是,預(yù)備加工,即圓鋼調(diào)直→毛胚下料→平端面→打中心孔;二是,成形加工,即粗車→半精車→磨外圓→銑鍵槽等。電機轉(zhuǎn)軸的加工關(guān)鍵在于:(1)鐵心檔直徑。(2)軸承檔直徑和粗糙度。(3)轉(zhuǎn)子鐵心外徑尺寸與粗糙度。(4)鐵心外圓和轉(zhuǎn)軸同軸度等。為有效避免電機運行期間轉(zhuǎn)子鐵心和風葉發(fā)生松動或是串動問題,必須保證轉(zhuǎn)軸與鐵心、風葉之間的緊度適當。

2.4 定子鐵心

定子鐵心加工制造的關(guān)鍵在于:鐵心壓裝,即先對一定數(shù)量的沖片進行理齊和壓緊處理,再將其固定成一個尺寸正確、外形整齊且緊密適當?shù)恼w。具體工藝流程包括:(1)鐵心重量與疊壓系數(shù)必須符合相關(guān)標準。如果鐵心重量不足,會增大磁感應(yīng)的強度增加,電機的鐵耗增加及激磁電流增大,還會降低電機的功率因數(shù)與效率。(2)壓力均勻,緊密度適宜。在電機運行過程中,鐵心將會承受電磁與熱力綜合作用,如果其過松,那么一定長度內(nèi)沖片數(shù)會減少,造成導(dǎo)磁截面不足,還會產(chǎn)生振動噪音,致使絕緣被損壞;如果鐵心被壓的過緊,將會降低片間絕緣電阻,導(dǎo)致鐵耗劇增;如果壓力不均,過緊位置的絕緣很可能被損壞[2]。(3)幾何尺寸必須準確。必須嚴格設(shè)計圖紙的要求和規(guī)定,對鐵心總長度、槽形尺寸、徑向通風槽的尺寸等進行嚴格把控。

2.5 轉(zhuǎn)子鑄鋁

在表面質(zhì)量方面,轉(zhuǎn)子鑄鋁的端環(huán)、風葉和平衡柱不可出現(xiàn)裂紋,端環(huán)表面縮孔的大小和深度小于端環(huán)高度的20%;風葉和尖角殘缺小于3mm。在尺寸方面,如果轉(zhuǎn)子鐵心長度小于160mm,那么允許公差為+2.0mm,如果轉(zhuǎn)子鐵心長度大于等于160mm,那么允許公差為+2.5mm。針對端環(huán)外圓和鐵心外圓,若鐵心外徑小于100mm,最大偏擺必須小于等于1mm;若小于250mm,最大偏擺必須小于等于2mm;若在250至400mm之間,最大偏擺必須小于等于3mm;若大于400mm,最大偏擺必須小于等于4mm。同時轉(zhuǎn)子槽斜度的偏差應(yīng)控制在±1.0mm之內(nèi)。轉(zhuǎn)子外圓表面斜槽線應(yīng)當處于平直狀態(tài),且從槽斜線上看,轉(zhuǎn)子錯片應(yīng)當小于0.5mm。對于轉(zhuǎn)子鑄鋁內(nèi)部質(zhì)量的控制,應(yīng)當保證沒有斷條、氣孔、裂紋、縮孔等問題。

2.6 繞組

繞組是電機的核心部件,也是非常容易損壞的薄弱環(huán)節(jié)。基于此,在電機制造過程中,必須嚴格把控繞組的加工工藝流程,具體包括:(1)線圈制造方面,保證繞線線徑和匝數(shù)符合設(shè)計要求,任何線圈接頭嚴禁超過一處,接頭應(yīng)在端部斜邊位置,嚴格按照相關(guān)標準進行包扎;線圈必須排列整齊,無交叉,保證絕緣的完整性,保證多匝線圈匝間和對地絕緣的可靠性與有效性;在嵌線前,應(yīng)清理干凈鐵心,修整定子表明與槽內(nèi)凸出之處;選擇質(zhì)量合格、結(jié)構(gòu)尺寸符合標準的絕緣材料,保證繞組槽絕緣、相間絕緣與層絕緣之間的可靠性;清理槽楔表面的雜質(zhì),保證平整光滑, 插入時保證對繞組絕緣無影響,應(yīng)有適當緊度,且端部不可出現(xiàn)破裂等。(2)繞組浸漆干燥,對于電機繞組絕緣而言,必須做好浸漆干燥處理,先是嚴格按照相關(guān)規(guī)范與要求對繞組進行多次浸漆,然后依次進行預(yù)烘、浸漆、干燥等操作,注意浸漬漆均勻透明,沒有雜質(zhì)和塊狀物質(zhì),也沒有發(fā)生變質(zhì)。漆的粘度滿足相關(guān)工藝要求;同時經(jīng)烘干處理的繞組表面漆膜色澤必須保證均勻一致,表面沒有裂紋和皺痕等。

3 電機維護運行的方法

3.1 日常巡檢

一是,溫度檢測。電機運行期間會散熱,因為其本身配備了散熱裝置,在電機處于正常運行狀態(tài)時,其溫度會處于動態(tài)平衡的狀態(tài)。而電機的絕緣材料往往會受到溫度的影響,如果電機的溫度太高,將會加快絕緣材料的老化速度,縮短電機的使用年限。所以在日常巡檢過程中,相關(guān)人員需要使用專門的測溫儀器對電機的溫度進行檢測,再結(jié)合檢測結(jié)果和電機運行負荷狀態(tài)來分析電機的溫度情況,如果溫度異常,則表明電機運行可能存在安全隱患,需要及時找出隱患,查明原因。

二是,電流監(jiān)視。在電機運行期間,如果電流大小超過相關(guān)標準數(shù)值,那么表明電機處于超負荷運行狀態(tài),存在安全隱患,所以相關(guān)人員必須嚴格監(jiān)視電機運行時的電流情況,一旦出現(xiàn)電流過大的情況,必須對電機進行及時、嚴格的檢修。

三是,電壓監(jiān)視。為保證電機的安全運行,需要在其電源位置安裝一只電壓表與轉(zhuǎn)換開關(guān),以發(fā)揮防患于未然的作用。如果電機運行是電壓過低或是過高,相關(guān)人員應(yīng)及時關(guān)閉電源,明確電壓異常的主因,盡快排除故障。

四是,異常情況檢查。在電機日常巡檢過程中,需要對其振動、氣味、響聲等進行嚴格檢查,明確是否存在尖叫聲或是摩擦聲,或是存在其他異常聲音。通常情況下,電機運行期間無故障問題時,不會出現(xiàn)異味,也不會發(fā)出大聲響。如果電機出現(xiàn)強烈振動、噪聲和異味,就必須關(guān)閉電源,找出故障問題。

五是,電機軸承工況進行檢查。相關(guān)人員可借助測溫槍對電機前、后軸承的溫度進行檢測,確認其溫度是否符合標準,通常軸承溫度不可高于80℃。在這一過程中,需要對軸承問題進行詳細記錄,若軸承溫度太高,需分析潤滑情況如何、是否存在磨損問題等。另外,需檢查軸承蓋是否存在漏油情況,再確認軸承聲音是否存在異常,若不正常,應(yīng)立即清洗或更換軸承,從而保證軸承的安全性和可靠性。

3.2 電機的加油與試驗檢查

對于電機運行而言,必須確保內(nèi)部軸承的高效運轉(zhuǎn),才能夠保證其運行的安全性與穩(wěn)定性。如果軸承存在故障,那么電機的運行就會出現(xiàn)異常,所以對電機進行加油就顯得尤為重要,還需做好電機的試驗檢查工作。

一是,定期加油。通過定期使用專門的潤滑油對電機進行加油,能夠有效降低軸承散發(fā)的溫度。電機的軸承分為滾動軸承與滑動軸承。需要結(jié)合電機的大小和具體使用情況,對其進行定期加油。

二是,定期試驗和檢查。當電機長時間不曾啟動時,將會造成電機內(nèi)部的絕緣體和軸承潤滑油油質(zhì)發(fā)生變化。所以應(yīng)按時對電機進行試驗與檢查,即對電機的冷卻風扇進行嚴格檢測,確認電機的接線盒內(nèi)接線端子的螺絲是否被損壞,接線板是否存在裂紋等,還需檢查電機的絕緣性,確認直流電阻是否處于平衡狀態(tài)等。

3.3 電機的檢修

一是,檢修前期準備。在開展電機檢修工作前,需要組織所有相關(guān)人員進行專業(yè)、系統(tǒng)的培訓,使之掌握電機檢修的的具體工作內(nèi)容、技術(shù)要點及相關(guān)注意事項,然后結(jié)合電機的實際情況對工作人員進行明確分工,最后規(guī)范性的開展檢修工作。

二是,電機的解體檢修。在解體前,需要先對電機繞組的電源阻值進行測量,并記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)信息,再清掃電機,將聯(lián)軸器、電機轉(zhuǎn)子軸上的零部件等拆除,注意拆除動作必須平穩(wěn)且速度均勻。在完成解體以后,需要對以下內(nèi)容進行檢查:(1)鐵心是否存在松動、銹蝕等情況。(2)線圈是否存在壓痕、溫度太高等情況。(3)電機的引出線是否完整。(4)轉(zhuǎn)軸是否彎曲,軸頸是否磨損。(5)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間是否緊固、無斷條問題等。

4 結(jié)語

綜上所述,目前電機制造具有類型少、相關(guān)因素復(fù)雜、制造工藝復(fù)雜、原材料類型豐富等特點,為保證電機制造的質(zhì)量,相關(guān)人員必須結(jié)合電機的實際類型和設(shè)計要求,對每道加工工序和流程進行嚴格把控。同時在電機使用時,需要做好電機的日常巡檢、檢修等工作,以保證電機始終保持良好的運行狀態(tài)。