電動機故障及處理方法*

劉英斌

（中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113004）

電動機故障及處理方法*

劉英斌

（中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113004）

電動機在石油石化企業生產中發揮著巨大的作用，但在工作中電動機經常出現電氣故障和機械故障。電氣故障大都由于電機本身的質量或者選用的形式和環境不相適應而造成的；機械故障大都由于運行環境影響和運行中維護不當引起的。要解決這倆個故障，主要應選擇合適的電動機、改善其運行環境、縮短維修周期、提高維護維修質量，以保證其正常運行，發揮其最大功效。

電動機；故障；處理方法；環境運行；維護檢修

在石油石化企業設備維護中，電動機日常維護、定期檢修和故障修理工作量很大。因各生產裝置為連續生產和工序生產，所以對設備維護、檢修和故障修理的及時準確提出較高要求。本文就電動機使用過程中常出現的電氣和機械故障總結、分析，以供處理故障時參考。

1 電動機故障及處理方法

電動機故障一方面多發生在運行環境惡劣如現場跑漏嚴重的場所，另外一方面是由于維護檢修不良如軸承選擇、拆裝不當，缺陷消除不徹底等。綜合分析有以下兩部分：

1.1 電動機電氣故障

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

1.1.1 電機質量及選用形式和環境不相適應

由于電機本身的質量或者選用的形式和環境不相適應，加之環境中的酸、堿、鹽等液體或氣體的污染，電機內部進了水或其它有害液體，使得電機繞組絕緣受到浸蝕，從而使繞組線圈對地短路，或相間短路，或匝間短路，導致電機繞級局部損壞。

處理方法：（1）根據工作環境選擇質量好、形式合理的電機，在有有害液體或氣體的環境下，挑選密封型的電機，在易燃、易爆環境中，應挑選防爆電機。（2）檢修和維護時注意搞好電機每個部位的密封。如電機易漏、易浸入液體或污物的地方應做防護罩，或塗密封膠。（3）盡量改善工作環境，消除生產工藝和設備的跑、冒、滴、漏現象。（4）在惡劣環境中運行的電機要縮短小修和中修的周期，平時加強維護保養。

1.1.2 三相電流不平衡的故障。

常常由于電動機外部電源電壓不平衡所引起，其內部原因主要是繞組匝間短路或在電動機重繞修理時線圈匝數錯誤或接線錯誤。部分電機繞組的端部較長，在維修和運行時都容易受到絕緣損傷，造成繞組接地和匝間短路，造成運行電流過大而導致繞組局部燒毀[2]。

處理方法：（1）在維護保養或維修時，一定要注意保護好繞組的端部。電機轉子抽芯時，必須將轉子抬起，杜絕定、轉子鐵芯相互磨擦，電機回裝前必須對繞組線圈進行認真、仔細的檢查。（2）定期用兆歐表檢測電機絕緣及早發現接地故障。（3）測量運行電動機三相電流不應超過10%，可以測量其直流電阻來判斷匝間短路。

1.1.3 長期過載或過熱運行

由于長期過載或過熱運行，機械傳動機構故障引起電動機負荷大，電動機散熱性能差，繞組絕緣老化加速，絕緣最薄弱的點，引起匝間短路，相間短路或對地短路等現象，使電動機繞組局部短路燒毀等一系列情況。

處理方法：（1）盡量避免電機過載或過熱運行。檢查過載原因，如是機械有卡住現象，設法排除；如是電機和負載不匹配，則需掉換功率大一級的電機。（2）保證電機外殼有潔凈的通風通道；（3）保證有良好的風扇，風葉，損壞的要及時更換。（4）盡量避免電機頻繁啟動。

1.1.4 電機繞組絕緣受機械振動

電機繞組絕緣受機械振動，如啟動時大電流的沖擊，所拖動的機械設備振動，電機轉子的不平衡等作用，使繞組出現匝間松馳，絕緣裂紋等不良現象。破壞效應不斷積累，熱脹冷縮使繞組受到磨擦，從而加速絕緣老化，最終導致繞組局部燒毀[3]。

處理方法：（1）盡量避免電機的頻繁啟動，大功率電機應采用軟啟動，以減少啟動電流的沖擊。（2）保證被拖動的機械設備振動在規定的范圍內。（3）在有振動場合下運行的電機要縮短小修和中修時間，定期檢查電機繞組的絕緣情況。

1.2 電動機機械故障

機械方面有掃膛、機械振動、軸承過熱（滑動軸承落架）、轉軸損壞（抱軸）等故障。異步電動機定、轉子之間氣隙很小，機械故障非常容易導致定、轉子之間摩擦相碰損壞定子、轉子[4]。

1.2.1 軸承損壞

由于軸承損壞，轉軸變形致使定、轉子磨擦（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地短路或匝間短路形成“崩燒”。嚴重時，會使定子鐵芯變形，轉軸磨損、端蓋報廢等。

處理方法：（1）卸裝軸承時，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量。（2）冷裝軸承裝配，應均勻地敲擊軸承內圈，不使轉軸受損，致使軸承內圈與軸配合失去過盈量或過盈量變小，出現跑內圈現象，裝電機端蓋時應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套都會引起軸承運行溫度急劇上升，而引起繞組過熱以致燒毀。（3）安裝軸承之前，清洗工作要認真、仔細，不得在軸承腔內留有雜質，所加的油脂也要確保潔凈。

1.2.2 軸承干磨直到燒毀

電機長時間運行，本體運行溫度升高，軸承的潤滑油脂沒有及時補充，引起軸承干磨，溫度升高直到燒毀。另外不同的油脂混用、軸承本身的質量問題、長期停用，油脂變質等原因都可能因此而損壞電機。

處理方法：（1）定子外殼要求清潔，無雜物，保證有良好的通風通道。（2）應按電動機要求累計運行時間添加潤滑油脂，無特殊要求的每2 000 h添加1次。（3）長期停用的電機，啟用時必須進行必要的解體檢查，更換軸承潤滑油脂。（4）春秋兩季溫度變化較大，儲油腔潤滑油脂儲量易引起電動機溫度變化，應試量加減潤滑油脂量，保證軸承潤滑。

1.2.3 軸承損壞和跑套故障

電動機機械振動加速軸承損壞和發生跑套故障。振動應先區分是電動機本身引起的，還是傳動裝置不良所造成的，或者是機械負載端傳遞過來的，而后針對具體情況進行排除。屬于電動機本身引起的振動，多數是由于轉子動平衡不好，以及軸承不良，轉軸彎曲，或端蓋、機座、轉子不同軸，或者電動機安裝地基不平，安裝不到位，緊固件松動造成的。振動會產生噪聲，還會產生額外負荷。

處理方法：（1）保證被拖動的機械設備振動在規定的范圍內。（2）確定振動原因盡早處理消除振動源，防止故障發生。（3）在有振動場合下運行的電機要縮短小修和中修時間，及時更換受損原配件。

1.2.4 定子電流不正常

鼠籠型電動機轉子鑄鋁導體斷條或繞線式電動機轉子繞組斷路時，會造成定子電流不正常，出現時高時低周期性變化，還出現忽大忽小的噪聲和振動。負載越重時，這種現象越顯著。

處理方法：（1）電動機在通電后發現轉速無力很慢時、電動機定子電流擺動及時停機，解體檢查轉子，到專業廠家修理。（2）正反轉電動機經常起動和正反交替運轉，操作時應間斷一定時間保證電動機靜止后再反向啟動。（3）繞線式電動機定期檢查、處理滑環。

2 故障分析實例

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

測量軸承、端蓋和內外擋油小蓋的定位尺寸，經測量并計算：L=66.1mm，L1=7.7mm，L2=50.0 mm，L3=7.7mm；

一臺常壓塔塔底泵160 kW電動機[5]（型號YB 315M-2轉速2 977 r/min），運行過程中電動機前軸承的溫度出現異常（91℃），并發生振動。用測振儀（VM-63）測量軸承的幅值振動值為0.12 mm（3 000 r/min的標準值＜0.05 mm），溫度異常時加速度值為55.2 m/s2，（標準值28 m/s2）。同時運行過程中，電動機出現一陣一陣的聲音，電動機的電流波動。該電動機軸伸端采用深溝球軸承N316承載，非負荷端也采用深溝球軸承N316承載。由于軸伸端采用間隙配合，無法調整軸承的軸向定位尺寸。在檢修過程中發現內油蓋有稍微的磨損痕跡；并且軸承有兩個深溝球有損傷。經過2次檢修更換深溝球軸承N316，軸承溫度升高沒有改變，最高時達100℃。溫度變化測量曲線如圖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——實際裝配時電動機的大端蓋尺寸；

L1——外擋油環小蓋到大蓋止口；

L3——內擋油環小蓋到大蓋止口；

L2——軸承的寬度；

X——軸承與端蓋間的間隙。

經過計算軸承的允許間隙為0.7 mm，當電動機的軸承溫度達到90℃，軸承的膨脹值約0.9 mm，不能達到電動機正常運行的要求。

故障分析處理：經過多次更換深溝球軸承，電動機的軸承高溫度不僅沒有消失，并且軸承的潤滑油脂熔化。根據軸承的特點進行分析：由于電動機原來采用深溝球軸承，不能滿足電動機軸向的串動，有擋邊，因此不能承受機軸熱膨脹引起的長度變化，產生如上圖的向軸伸端的推力F，分散作用在軸承內外圈兩側，引起軸承作用負荷增大，同時電動機轉子重力的作用使軸承運動時的軌跡不是一個圓形而是一個橢圓，運行時由于滾道之間存在間隙，運行時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，使得電機轉動產生振動，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，減少軸承側向力，降低軸承運行溫度，滾珠與滾道的接觸受力點始終為一直線段，因此運行平穩，振動消失了。

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，電動機運行時軸承的溫度保持正常（空運1 h軸承溫度28℃）；同時電動機的振動平穩，振幅值為0.013 mm，高頻干擾加速度值為2.8 m/s2，帶負荷性能穩定，電動機運行的聲音正常。通過長時間的運行，電動機的運行平穩，各項參數正常，達到了更換軸承的效果。

電動機軸承的選擇對于設備的正常運行是很重要的。在檢修過程中認真分析電動機的運行狀況，判斷產生故障的原因；同時分析設備的性質，通過科學的分析與計算，注意選擇質量和間隙好的軸承。

3 結束語

隨著電動機及控制設備的不斷發展，軟啟動、變頻器、電動機運行實時監測、電子式多功能電動機保護裝置廣泛應用，都大大減少了電動機故障的發生，提高了判斷故障產生原因的能力。國內各種先進加工設備的出現大大提高了原配件的質量，通過選擇高精度的原配件，能大大提高設備的安全運行狀況。此外，還需要在實際工作中不斷積累經驗，判斷電動機及控制設備存在的問題與故障處理，找出故障原因并加以分析，及時采取對策，以保證電動機及傳動設備的正常運行。

[1] 胡安定，劉漢文，譚萬齡，等.石油化工設備維護檢修規程應用手冊[M].第一、三分冊.北京：中國石化出版社，2005.

[2] 張家生.電機原理與拖動基礎[M].北京：郵電大學出版社，2006.

[3] 陳世坤.電機設計[M].北京:機械工業出版社,2004.

[4] 沈標正.電機故障診斷技術[M].北京：機械工業出版社，2003.

[5]國家機械工業委員會.防爆電機電器產品樣本[M].北京：機械工業出版社，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年畢業于大連理工大學工業電氣自動化專業，目前從事工業電氣自動化專業。E-mail：lyb123@petrochina.com.cn。