真空泵電動機散熱不良問題分析及處理

劉小斌

（大唐寶雞熱電廠，陜西 寶雞721300）

1 改造措施實施前情況

大唐寶雞熱電廠（以下簡為本廠）主機4臺真空泵電動機，全部使用的是湘電電動機制造有限公司制造的Y2－355L－10型全封閉、自冷式籠型三相異步電動機，功率160kW、電壓380V、電流321A、轉速593r／min，由于電動機的轉速較慢，從電動機尾部到頭部風速在逐漸降低，尾部散熱風葉的風經過電動機散熱筋后基本不能到達頭部，造成電動機散熱效率低，電動機內部繞組長期過熱，繞組絕緣顏色已經開始變暗，如果繼續維持現狀運行，將會造成電動機絕緣老化甚至燒毀。

2 現場檢查情況

本廠2臺機組分別使用2臺真空泵電動機，一般情況下是一主一備運行，但是一旦投運都是24h滿負荷連續運行。

對真空泵電動機三相電源電壓、電流進行測量，發現基本在額定范圍內，且不存在由于不平衡電流和電源電壓過高或過低引起的電動機發熱現象。

我們利用檢修期間對電動機進行了大修，并對電動機的電纜及電源開關進行了仔細檢查，直阻、絕緣全部合格，沒有相間和匝間短路或接地現象，所以也不存在由于短路或接地引起的電動機發熱，電動機內部清潔，無積塵，外部風葉和風罩無松動和斷裂現象。

電動機的散熱風葉為6片直立風葉，風是對著罩殼吹的，繞回來后順著電動機散熱筋出去對電動機外殼進行散熱，電動機外部清潔、環境溫度不高，風葉、風罩完整，不存在進風太熱或通風不暢引起的電動機發熱。

另外，從愛普特熱成像儀的照片中可以看出，真空泵電動機為整體發熱嚴重。改造前真空泵電動機熱成像如圖1所示。

圖1 改造前真空泵電動機熱成像

3 電動機異常發熱的原因分析

（1）由于中、小型電動機的機殼形狀類似圓柱形，散熱風扇又在電動機的尾部，電動機表面的換熱系數又和冷卻空氣的速度有關，所以電動機的實際換熱情況為表面換熱系數從前至后逐漸增大，這就導致電動機驅動端部分表面溫度較高，而后半部分表面溫度較低。

（2）電動機溫度分析：如果將電動機定子視為一均勻發熱的物體，當發熱與散熱在某一溫度下達到平衡狀態時，電動機表面溫升W可用下式表示：

式中，P為穩態時單位時間定子所產生的熱量（W）；K為電動機表面的散熱系數［W／（m2· ℃）］；S為電動機表面面積（cm2）。

由此得出，電動機的表面溫升與定子產生的熱量成正比，與散熱系數、散熱面積成反比。其中散熱系數K又與電動機表面狀況有關，電動機在使用中若表面有灰，或有油污、臟堵等情況，就會使散熱系數K值變小，也將導致電動機溫升增大。

（3）對于低轉速或長期低負荷運行的變頻電動機來說，由于電動機的轉速低，與其轉子同軸的風葉轉速也相應較低，所以它的冷卻效果將會大打折扣，因此，大多數變頻電動機尾部都沒有安裝風扇，而是在尾部風罩內加裝了散熱風機，并且根據現場需要對散熱風機與主電機間進行聯鎖控制。所以，只要尾部散熱風機的電源為工頻且散熱風機運轉正常，主電動機一般是不會發熱的。不過也有尾部未加裝散熱風機的變頻電動機，比如本廠的給煤機、脫硫系統的皮帶脫水機電機等。

（4）一般情況下，各單位為避免電動機發熱導致溫升過大甚至燒毀電動機的事故，普遍采用的方法就是加大電動機的功率，這就難免造成“大馬拉小車”的現象。

（5）本廠主機真空泵電動機轉速較低，又長期運行在額定負荷，電動機尾部風葉所產生的風基本不能到達電動機頭部，這是造成真空泵電動機本體發熱的主要原因。

（6）本廠主機4臺真空泵電動機全部安裝在汽機0m凝結器和主機潤滑油箱后部，電動機周圍空間較小，在夏季用紅外線測溫儀測試環境溫度為24～35℃，電動機本體表面溫度為70～80℃，冬季環境溫度為15～20℃，電動機本體表面溫度為65～75℃。一般情況下環境溫度低于40℃時，電動機表面測試溫度要比電動機的繞組實際溫度約低10℃，所以，夏季電動機繞組實際溫度應該在80～90℃。如果排除機械系統故障或其他原因而引起機械系統過載、電源電壓過高或過低及三相電流不平衡等因素，環境溫度升高，電動機的繞組溫度也將隨之升高，這是造成電動機本體發熱的另一原因。

4 處理過程

（1）將原真空泵電動機的后風罩及風葉拆除，測量散熱風機軸流式通風機的內徑，將原電動機的后風罩按軸流式通風機的內徑切除，在軸流風機與真空泵電動機的風罩上打孔，并將軸流風機與真空泵電動機的風罩用螺絲進行連接。需注意的是，在接軸流風機電源時要核對風機的轉向，軸流風機的風必須吹向電動機外殼的散熱筋，沿散熱筋對外殼進行冷卻。為防止軸流風機振動和接觸面漏風，須在軸流風機與真空泵電動機的風罩間加裝毛氈或其他減振和密封材料。

（2）為使軸流風機的重量不至于全部加在真空泵電動機的后風罩上，須在軸流風機的下部裝設支撐架，在支撐架下部加裝調節高度的螺栓和用于減振的橡膠墊。

（3）本廠采用的散熱風機是SF6－4型380V、2．2kW的低噪聲軸流式通風機，它具有流量大、運轉平穩、耗電省、效率高、風量大、噪聲低、結構合理、使用方便等優點，但由于現場條件限制，冷卻風機電源是從主電動機接線盒處引接的，如是變頻運行的電動機，則必須從變頻器前部即工頻電源處引接冷卻風機電源，以免由于頻率降低引起風機轉速下降。

（4）改造后的真空泵電動機如圖2所示。

圖2 改造后的真空泵電動機

5 運行效果

利用電動機檢修和機組停運消缺機會，分別對本廠2臺機組的4臺主機真空泵電動機進行了改造，使電動機整體平均溫度較原來下降了22℃左右。改造后熱成像照片如圖3所示。

圖3 改造后真空泵電動機熱成像

6 預防措施及優缺點

預防措施：（1）運行及檢修部門應該加強對現場設備的巡視和檢查，充分利用現場配置的紅外線測溫儀和熱成像儀，發現設備出現異常溫升或溫度有上升趨勢時，要及時采取措施，查找原因，將事故消滅在萌芽狀態。（2）對現有長期高溫的電氣設備要采取必要的降溫手段，避免由于長期過熱而造成的絕緣老化。

優點：加裝了散熱風機，降低了真空泵電動機的整體溫度，杜絕了電動機絕緣的進一步老化，大大提高了封閉式電動機的散熱效率，有效降低了其運行溫度，較好地解決了普遍以“大馬拉小車”的方式防止電動機運行溫升的問題，從而達到節能和保障電動機穩定運行的目的。技術簡便易行，效果顯著，效益無限。

缺點：使每臺真空泵電動機的相對功率增加了2．2kW，增加了廠用電的消耗。由于現場條件原因未使用獨立的電源聯鎖控制方式，如果風機故障將會引起主電機過熱或跳閘。

7 結語

本次改造減少了設備的停運次數，降低了維護成本，避免了真空泵電動機絕緣的繼續老化，節約了檢修維護材料和備品備件，進一步提高了電氣設備的可靠性，減少了由于設備制造、安裝造成的不必要損失，開展了對運行設備的參數分析，利用紅外線測溫和熱成像技術，準確判斷了故障原因及發展趨勢。

事實上，由于我們技術水平的欠缺以及責任心不足，加之個別企業為了追求利潤，降低成本和標準而造成的損失還有不少，我們要引以為戒，提高員工的責任心，加強對設備的巡視、檢查和維護，以便能夠盡早地分析潛伏性故障，這也是確保設備安全運行的重要手段。

［1］李發海，朱東起．電機學［M］．第4版．中國電力出版社，2007