一種三相異步電動機的冷卻裝置

柴廣文

摘要：三相異步電動機存在頻率下降后冷卻風量減少，風壓下降，溫升快，溫度高的問題，過高的電機溫度造成軸承的溫度高，潤滑油脂變稀甩出，縮短維修保養周期，嚴重時會造成軸承抱死故障。我們研制的“一種三相異步電動機的冷卻裝置”很好的解決了這個問題。

關鍵詞：三相異步電動機；頻率；軸承；溫度高；冷卻

1問題的提出

隨著變頻技術在油田生產中廣泛應用，其節能效果和自動化控制能力得到人們的認可，然而變頻設備的高成本等諸多問題，造成了目前的變頻器控制三相異步電動機的組合方式仍是生產運行的一種主流方式。這種組合方式存在以下兩個問題：（1）電機運行時溫升快、溫度高對絕緣損害大；（2）電機軸承的冷卻效果變差，潤滑油變質，造成軸承燒死。

2問題調查

（1）電機溫升快、溫度高的原因。通過對變頻器和三相異步電動機的結構和工作原理分析，總結出電機溫升快、溫度高的主要原因有兩個。原因一：高次諧波引起電機的效率和功率因數變差，電機溫升增加。變頻裝置用交直交控制，變頻器輸出的電壓、電流波形均有高次諧波。由于三相異步電動機是按正弦波電源制造的，當有高次諧波流過電動機繞組時，銅損增大，并引起附加損耗，從而引起繞組發熱。有資料表明，變頻器傳動與工頻電源傳動相比，電流約增加10%，溫升約增加20%。原因二：電機低速運轉，散熱能力變差，溫度升高。電機的冷卻風扇裝在轉子軸上，工頻狀態下風量風壓完全能滿足電機冷卻的需要，使用變頻調速后電機往處于低頻狀態運行，電機轉速降低，由于風扇的風量與轉速比成正比，風壓與轉速比的平方成正比的線性關系，風機的風壓和風量下降大，電機冷卻效果差，因此電機溫度升高。

（2）潤滑油變質的原因。現場調查發現：電機的冷卻風量和風壓小，冷卻風吹不到前端的軸承盒，同時電機溫度高，軸承熱量傳遞不出去，造成軸承溫度高。軸承熱量的集中使潤滑油脂在高溫下變稀或變質。

（3）現場處理措施。目前，現場采取倒泵方法讓電機停運后自然降溫。這種措施存在一定的局限性，12月至2月環境溫度低，這措施還能施行，在其它的月份氣溫高，泵房內設備多、介質溫度高，電機自然冷卻的速度慢，倒泵的周期越來越短，增大了員工的工作量。

鑒于以上問題，我們決定研制一種三相異步電動機的冷卻裝置，來解決電機低頻高溫的問題，減少員工的工作量。

3新措施的提出

（1）確定措施方向。a.變頻技術和設備的問題是我們現場不能解決的我們暫時不予以考慮。b.風量和風壓變小問題，我們可以用提高風量及風壓的措施來解決，有一定的可實施性。作為我們的措施主要方向。

（2）提出措施方案。方案一，用鼓風機從各個方向向電機吹風進行冷卻，能在停機后加速冷卻。方案二，在原風扇后增加一個大的風機增加冷卻風量提高風壓，能在停機后加速冷卻。

（3）確定實施方案。方案一從各個方向給電機吹風冷卻，由于場地和安裝方式，固定角度的局限性，很難保證電機均勻的冷卻，安裝難度高效果差，被否定。方案二在原風扇后增加一個風機的措施，由于安裝位置明確，制作安裝簡單，實施起來較容易，成為了我們的電機冷卻裝置的最佳實施方案。

4實施方案

4.1風機的設計與選擇

電機專機風扇風量的計算，后傾離心風扇風量在采用F級絕緣時每1KW損耗1.844m3/min的風量用下式來計算Q=PC*60（以185KW電機為例）。

Q—風扇風量；P—電機功率；C—常量

185KW電機風扇的風量Q=185*1.844*60=20468（m3/h）

市場調查發現YWF2E600風筒風機，風量是21000（m3/h）能滿足這個風量。

4.2制作與安裝

（1）風機增加裝置機械部分的制作。將風機罩的進風孔尺寸由原來是的φ450mm加大到φ600mm，同心安裝上YWF2E600外轉子軸流風機，電機風機與軸流風機串聯，來增壓。（2）停機后冷卻的電路設計和制作。利用時間繼電器、中間繼電器、交流接觸器來控制軸流風機的啟動和延時停止。電路控制圖如下圖：SB1為啟動按鈕，按下SB1后，交流接觸器KM1線圈得電自保，系統運行。SB2為停止按鈕，當按下SB2后，中間繼電器KA1線圈得電自保，同時延時時間繼電器KT1線圈得電并計時，當定時時間到，KT11動作，其常閉觸點打開，從而使整個電路失電，達到延時斷電的目的。

5現場應用情況

2017年7月在聯合站3臺注水泵電機上安裝了該裝置，由安裝前后電機及軸承溫度對比表（如下表），可以看出該裝置對注水泵電機起到了很好的冷卻效果。電機在不同頻率上，長期運轉溫度一直保持在70℃90℃，與工頻狀態接近，保證了電機在合理的工作參數范圍內工作。風機的延時停機裝置，使電機溫度由停運后上升改為迅速下降，冷卻效果好。

（1）通過加裝風機增加風量和風壓力，提高冷卻效果。（2）風機延時停機控制，使電機快速冷卻。（3）注意風機的轉向與電機的轉向一致。

7結論

這個電機的冷卻裝置很好的解決了電機在低頻狀態下電機及軸承的散熱問題，起到了保護電機的作用，現場應用效果好，有很高的實用價值。

參考文獻：

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