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粮食加工企业电机常见故障分析与维修方法

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发布时间:2018-4-24

粮食加工企业电机
常见故障分析与维修方法
 
电动机是驱动机器的主要动力器,也是粮食企业使用最广泛的基本设备之一,电机故障不仅会影响企业的生产,而且还可能引起重大安全事故。因此,如何及时诊断 和排除故障,预防事故发生,确保电机安全、可靠、高效运转,对企业而言显得尤为重要。电机的故障类型多,情况复杂,可概括为机械与电气两方面,机械方面有 扫膛、振动、轴承过热、损坏等故障;电气方面故障有定子绕组缺相运行,定子绕组首尾反接,三相电流不平衡,绕组短路和接地绕组过热和转子断条、断路等。本 文就粮食企业常用的相异步电机故障问题进行分析,介绍一些有效的电机故障诊断方法和维护修理措施。
1 机械方面故障
1.1 扫膛
机座加工压装方式及加工设备是导致扫膛故障的主要原因。按扫膛发生部位分类主要有以下情况:①扫膛部位发生在定子大头铁芯端部,它与定子导入机座有直接关 系,如定子压入机座过程中未导正,致使定子大头冲片受挤压而凸片扫膛。②扫膛部位发生在定子大头或小头端部,位置不确定与机座同心度、端盖止口及轴承符合 性有关。③分散间或性与铁芯叠压质量有直接关系。④转子偏心所致的扫膛,这种情况相对较少。⑤定子个别槽楔扭斜弹出,定子槽楔高出铁芯内圆,均是导致扫膛 的原因。⑥YZ、YZR大规格电机定子铁芯与机座定位扭曲变形导致定子压入机座时定子片发生径向位移。⑦机座存在质量隐患(机座止口端面低于外缘,机座止 口或端面因砂眼修补后未处理到位)导致扫膛。⑧定子铁芯本身存在隐患(如凸片、马蹄)导致扫膛。
1.2 振动
振动应先区分是电动机本身引起的,还是传动装置不良所造成的,或者是机械负载端传递过来的,然后针对具体情况进行排除。属于电动机本身引起的振动,多数是 由于转子动平衡不好,以及轴承不良、转轴弯曲,或端盖、机座、转子不同轴,或者电动机安装地基不平、安装不到位,紧固件松动造成的。振动会产生噪声,还会 产生额外负荷。
1.3 杂音
⑴挡风板异响,与挡风板的符合性有极大关系,加工过程中焊接点粗糙,挡风板小口边缘高低不一致,装配时常与转子端部发生摩擦。
⑵电磁声响,分为高频和低频两种。轴铁芯位斜槽度符合性不好,铁芯内膛不光,转子外径加工不一致是导致该2类故障的不可忽视的因素。通常采用换穿转子方式 消除和解决该类问题。
⑶电动机发出忽高忽低且沉重的声音。原因可能有:①定子与转子间气隙不均匀,此时声音忽高忽低且高低音间隔时间不变,这是轴承磨损使定子与转子不同心所 致。②三相电流不平衡。这是三相绕组存在误接地、短路或接触不良等原因,若声音很沉闷则说明电动机严重过载或缺相运行。③铁芯松动。
电动机在运行中因振动而使铁芯固定螺栓松动造成铁芯硅钢片松动,发出噪声。
⑷轴承噪声,轴承在运转中都会发出一定的声响。若轴承运转正常,其声音为连续而细小的“沙沙”声,不会有忽高忽低的变化及金属摩擦声。若出现以下几种声音 则为正常现象。①轴承运转时有“吱吱”声,这是金属摩擦声,一般为轴承缺油所致,应拆开轴承加注适量润滑脂。②若出现“唧哩”声,这是滚珠转动时发出的声 音,一般为润滑脂干涸或缺油引起,可加注适量油脂。③若出现“喀喀”声或“嘎吱”声,则为轴承内滚珠不规则运动而产生的声音,这是轴承内滚珠损坏或电动机 长期不用,润滑脂干涸所致。
⑸ 不均匀的碰撞声,为风叶碰撞风扇罩引起。
⑹定转子虚擦造成的杂音,是属扫膛的一种极限状态。
⑺绝缘纸响声,由于定子或转子槽绝缘放置不恰当造成的杂音,该类故障处理时不容易找到具体位置。
⑻其他是因槽楔局部弹出、振动、轴承盖固定螺栓长等因素,也是导致杂音的部分原因。
2 电器方面故障
2.1 对地短路
对地短路可分为定子对地和转子对地两种。按修复情况又分为可修复对地和不可修复对地(死对地)。
2.1.1 定子对地
①定子引线与机壳发生对地,是由于装配过程中拉伤引线或引线僵硬破损所致。②定子压入机座过程中,因端板不符合、冲片松动或导入不正等因素造成冲片径向或 轴向位移划破绝缘对地。③接线时引线与本线连接出绑子捆扎不规范,造成装配时空间紧张,与端盖发生对地。④死对地,该类故障具体对地位置不详。
2.1.2 转子对地
①转子绕组对地。一般发生在槽口与槽内,大多是由于铁芯毛刺大,理线时槽绝缘受损所致。②其他类型,集电环挡圈对地一般是由于集电环及挡圈本身的结构所 致,该类故障一般发生在小规格电机上,碳刷尾辫与刷杆座对地及转子内风扇与绕组对地。
2.2 空载电流和空载损耗过大
转子外径小、车内膛、用错转子、铁重严重不足这些都是导致该类故障的原因。
⑴空载电流和空载损耗均大,但定子绕组直流电阻值合适。这可能是铁芯质量不符合要求,定子、转子铁芯因装配不到位而未对齐,或是定位尺寸不符合。
⑵空载电流大,空载损耗正常。这是由于电机气隙过大或磁路饱和引起。如果空载电流大,空载损耗也大,则说明电动机的铁耗偏大。
⑶空载损耗大且空载电流不平衡,表明绕组各并联支路的匝数不相等,或者是少数线圈有局部短路现象。
⑷空载电流正常但空载损耗大。有以下原因 :①因装配不当造成转子转动不灵或轴承质量不佳,轴承内所加润滑脂过多使机械耗过大;②错用了大风扇或风叶较多的风扇;③硅钢片质量差;④铁芯长度不足或 叠压不实造成有限长度不足。
2.3 匝间短路
定子的匝间短路,主要原因是使用的硅钢片质量较差,模具质量存在问题,电磁线质量不稳定。在做堵转试验时,若发现有 很重的糊味或焦臭味,则可能是绝缘层被击穿或绕组已烧毁。
2.4 相间短路
2.4.1 定子相间短路
①定子端部相间块部位短路。这种相间短路一般是由于相间块大小不合适或定子在搬运过程中受力移位造成。轻微的相间短路可以修复、严重的会造成相间放炮致定 子报废。②定子引线与本线的焊接部位发生相间短路,这种相间短路一般可以修复。
2.4.2 转子相间短路
转子分软绕组产品和硬绕组产品,硬绕组转子相间短路情况极少,软绕组相间短路一般发生在绕组端部。
2.5 三相电流不平衡
电动机外部电源电压不平衡所引起;其内部原因主要是绕组匝间短路或在电动机重绕组修理时线圈匝数错误或接线错误。笼 型电动机转子铸铝导线断条或绕线式电动机转子绕组断路时,会造成定子电流不正常,出现时高时低周期性变化,还出现忽大忽小的噪声和振动。负载越重时,这种 现象越显著。
3 故障诊断与维修
3.1 诊断方法
3.1.1 摇表测量对地电阻诊断故障
电机运行出现故障时,用0—500v低压摇表测量三相绕组对地电阻。将接线柱子的三相联片拆开,如测出的对地阻值为 0,则可诊断为定子线圈对地故障。如测出的对地阻值很大,但电机又确实有烧坏的迹象,这时可诊断绕组匝间、相间短路故障。因为槽口中的玻璃绝缘纸的绝缘仍 未破坏,所以不接地。
3.1.2 万用表测量线阻诊断故障
用普通万用表对电机绕组进行线阻测量,如测出的线阻比原设计大时,可诊断为输出功率不足之故障;如测出的线阻大小不 一时,可诊断为三相电流失衡之故障;如测出的线阻比原设计小时,可诊断为定子线圈短路之故障。
3.1.3 钳形表测量电流诊断故障
用普通钳形表对电机进行电流大小的测量。如三相电流大小不等,显然是三相电流失衡故障;比额定电流小时,可诊断为输 出功率不足故障;比额定电流大时,可诊断为轴承损坏故障;电流大小不一有波动时,可诊断为转子扫膛故障。
3.1.4 声音差异诊断
用一定长度的金属杆状物做“听诊器”,听辩电机运行声音变化的差异诊断故障类别,杆状物尖端放在电机轴承端盖处,听 到的声音尖锐或粗大沙沙响,可诊断为轴承损坏或缺油故障;听到有铁之间摩擦状的呼啦声,可诊断为轴承跑内外圈故障,杆状物尖端放在电机壳体表面,听到高频 摩擦断续声或高频撞击声,可诊断为转子运行扫膛故障;如有嗡嗡作响的声音且冗长粗大高频变化,为电气类故障。上述任何一种故障,如不及时排除,任其发展下 去,均会导致电机烧坏。
3.1.5 峰值能量法
峰值能量法就是将振动信号加以滤波放大处理,仅拾取各频分量,根据能量的大小判断电机的故障。如轴承一旦出现故障, 如内、外围裂纹,滚动体点蚀缺油等,在转动导流中,往往产生很高频率的振动,这种频率一般是转速频率的10-50倍。甚至更高,若其它因素,如不对中、不 平衡,机座松动等,则所造成的振动频率较低,往往在基频的5倍以内,甚至更低。因此,传感器拾取的振动信号中,只要滤去各种低频信号;仅拾取高频分量,即 可得到轴承的特征故障信号;反之,滤去各种高频信号,仅拾取低频分量,即可得到其他的特征故障信号。
3.2 常见故障维修
3.2.1 绕组故障维修
(1)应急修理。单相电机的运转,起动绕组是对称的。当起动绕组发生碰壳、部分烧坏时可以采用应急修理方法。碰壳、部分烧坏往往是一个绕组,可以将故障绕 组一端剪断,使其不起作用,只用完好绕组作起动用。因起动绕组工作时间很短,所以电机仍可继续使用,仅起动电流比原来稍大。应注意的是,多极电机采用此法 应急处理时应将故障侧完好起动绕组断开,只用正常侧绕组作起动用,以保证磁极正常。
(2)局部修理。当起动绕组损坏较严重而运转绕组完好时,可采用局部修理方法。方法是:将损坏的起动绕组拆除,按原来线圈大小、匝数和线径重绕新线圈嵌 入。接好线头,试转正常再绝缘处理即可。如果故障绕组是下层,可先设法拆除故障(可用酒精或甲苯泡软)绕组,并清理干净、垫好绝缘纸,将完好线圈加热至变 软,向下压。这样原来上层线圈就变成了下层。按故障线圈大小、匝数用同线径线绕新线圈嵌在上面,接线仍和原来一样。虽然上下层线圈调换了位置,但电流方向 与原来相同,并不影响电机性能。接好线头试转正常,再进行绝缘处理即可恢复正常使用。
3.2.2 扫膛故障维修
当轴承内圈与轴颈或外圈与端盖间隙大于0.1mm时,定、转子就可能相擦(扫膛)。扫膛较轻时,电机尚能起动运转,但温升高,时间长了易烧坏绕组,较重时 就不能起动运转。拆开有扫膛故障的电机能看到呈紫蓝色的擦伤面。发生轴承转套现象的电机大多是铝壳电机。产生转套的原因有2:①加工精度较差,②拆装频繁 且不合理。轴承内套与轴颈是紧配合的,外套与端盖是加工成零配合或稍有紧度。
有的电机为防止轴承外套与端盖转套,在外套与端盖间加装了特制的钢片。有的将轴承打上打下(正确拆装轴承应加热)或将防转钢片丢失,均会产生轴承转套现 象。对于有轴承转套现象的电机,以往大多采用凿毛法修理,但效果(尤其是端盖)并不理想。经实践,认为采用胶粘法修理,效果较好。功率较大、转速较高的电 机用金属胶,功率较小、转速不高的电机用氯酊胶。方法是,先将转套处擦洗干净,加好润滑脂,然后涂上胶,再将电机装复。对于转套较严重,轴承内圈与轴颈或 外套与端盖间隙较大者,可用适当厚度的金属片垫在间隙内。为了保证同心度应将金属片做成斜口。实践表明,绝大多数电机,用适当的胶涂在间隙中即可恢复正 常。
3.2.3 线圈烧毁故障的维修
拆除烧毁的线圈,更换新烧的线圈,并进行浸绝缘漆增强绝缘处理的一种方法。在拆除烧毁的线阻时,必须量准线径,数准每匝根数、跨距,记清接线方式,清理槽 中的杂物。用相同参数的线圈,按规定的要求逐一下线,进行工艺整形,使露出的定子两端的圈头相等。形体服帖后,穿入压线板,把每匝线圈的头尾按顺序并入主 接线,分相入接线端子,再将电机沿轴向垂直放置,进烘干室或其他安全热源,用100℃左右进行预加热,以利绝缘漆的渗透。
两端分别浸好漆后,再烘干(85-110℃)4h即可。最后装上转子、端盖,试转0.5h,待用。浸漆运行后,出现接地、短路等故障时,采用整体更换线圈 排除故障。修复未浸漆前,检查出电流失衡,功率减少等故障时,采用局部更换线圈排除故障。
3.2.4 轴承故障维修
轴承内外圈套、滚动体损失严重时,需要更换新轴承。(1)轴承磨损时,有些可采用焊车的方法修复。如在轴承跑内外圈时,用电焊对轴颈和端盖内孔进行堆焊, 然后用车床加工成所需尺寸。焊前预热轴和端盖内孔(150-250℃)预热。轴一般选用J507Fe焊条,端盖内孔永普通铸铁焊条。焊接结束时,立即深埋 于干石灰粉中缓慢冷却,控制急冷脆性现象。永电焊车削修理时,须注意:①同心度校正值不大于0.015mm,防止偏心时高速运转噪声增大、振动发热,使电 机使用寿命缩短;②电机轴颈<40mm时,宜采用6-8等份线条状堆焊的方式,>40mm的轴颈宜采用满堆焊的方式。这是轴在输出功率时传力大小所决定 的。不管是哪种堆焊方式,均要注意采用断续式运条,对称性焊接,以防局部焊接应力过大和首问过高,造成轴的同心度变化加大。③车床加工时,11KW以下电 机轴的车削粗糙度控制3.2左右,11KW电机轴和端盖孔车削后,最好再用磨床精加工,以保证质量。⑵当出现转子与轴分离时,先用耐高温的502粘接剂对 复位的转子与轴之间隙进行注灌,被注灌件要垂直放置,动作要迅速。两端注灌后,再用40%的盐水复浇灌,放置几天后,便可装配使用。
4 结束语
通过对粮食企业电机常见故障进行分析,提出了相应的诊断方法和维修措施。除此之外,为了保证电动机的安全运行,日常的维护也很重要。如(1)认真做好定期 的检查保养。在年度大修理时,对电机进行解体保养、轴承清洗加油或更换、绝缘监测、完善冷却系统等,确保电机处于完好状态下运行;(2)强化运行中的综合 管理。电机使用过程中,严格落实责任制度。维护人每班次定时定量巡检,对电机进行观察监控,发现问题及时处理;(3)保证维修质量。电机维修时,要保证各 种参数符合原机技术要求,严格控制更换的配件及漆包线的质量,正确操作各道工序,防止人为遗留各种事故隐患,提高修理后的电机运行质量;(4)确保控制系 统完好运行。对控制电机的二次线内的各个电器元件,要定期进行检查维护,保证完好,对过流短路保护装置要定期进行校验,保证动作可靠灵敏,使电机始终处于 良好的运行状态。

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