浅谈高温季节电机设备的运维管理

浅谈高温季节电机设备的运维管理

王长岗,    ,张玉成 ,   ,张全雷

（阳谷祥光铜业有限公司，山东聊城市  252300）

摘要：

 夏季炎热潮湿多雷雨的天气和大负荷的用电也是用户电气事故多发的主要原因，易造成电气设备绝缘下降，高温过负荷使电气设备运行条件恶化。电机发热的直接原因是由于电流大引起的。一般可能是线圈短路或开路、磁钢退磁或电机效率低等造成，正常情况则是电机长时间大电流运转。在夏季高温时段，电机设备的运行温度整体偏高，给日常生产带来了较多运行隐患，本文在综合现场实际运行情况及故障案例，对高温季节大功率电机设备的运维管理进行了系统分析，旨在为夏季大负荷生产期间应做好电气设备安全管理工作。

关键词：有色冶炼设备运维大功率电机高温设备管理

1、夏季设备运行隐患概述

如果电机的温度超过环境温度 30度以上时，表明电机的温升已经超出了正常的范围，一般电机温升应该在 30 度以下。一般电机线圈是由漆包线绕而成，而漆包线在温度高于 150 度左右时其漆膜会因为温度过高而脱落，造成线圈短路。当线圈温度在 150 度以上时电机外壳所表现出的温度在 100 度左右，所以如果以其外壳温度为依据则电机所承受的最高温度为 100 度。 

电机发热的直接原因是由于电流大引起的。一般可能是线圈短路或开路、磁钢退磁或电机效率低等造成，正常情况则是电机长时间大电流运转。 

电机负载运行时电机内有功率损耗，最终都将变成热能，这就会使电机温度升高，超过了周围环境温度。电机温度比环境温度高出的值称为升温。一旦有了升温，电机就要向周围散热；温度越高、散热越快。当电机单位时间发出的热量等于散出的热量时，电机温度不再增加，而保持着一个稳定不变的温度，即处于发热与散热平衡的状态。

超过这个限度，绝缘材料的寿命就急剧缩短，甚至会烧毁。这个温度限度，称为绝缘材料的允许温度。绝缘材料的允许温度，就是电机的允许温度；绝缘材料的寿命，一般就是电机的寿命。

2、大功率电机设备的高温管控

假如电机绝缘等级是A，环境温度40℃，那么电机的外壳温度应该小于60℃。

2.1电机各部位的温度限度

（1）与绕组接触的铁心温升(温度计法)应不超过所接触的绕组绝缘的温升限度(电阻法)，即A级为60℃，E级为75℃，B级为80℃，F级为100℃，H级为125℃。

（2）滚动轴承温度应不超过95℃，滑动轴承的温度应不超过80℃。因温度太高会使油变质发生变化和破坏油膜。

（3）机壳温度往往以不烫手为准。

（4）鼠笼转子表面杂散损耗很大，温度较高，一般以不危及邻近绝缘为限，可预先刷上不可逆变色漆来估计。

2.2电机的温度与温升

衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。下面就一些基本概念进行讨论。

绝缘材料根据热稳定性可分为如下7个等级：

1）Y级，极限工作温度90℃，棉花；

2）A级，极限工作温度105℃；

3）E级，极限工作温度120℃；

4）B级，极限工作温度130℃，云母；

5）F级，极限工作温度155℃，环氧树脂；

6）H级，极限工作温度180℃，硅橡胶；

7）C级，极限工作温度180℃以上

常用的B级电机，其内部绝缘材料往往是F级的，而铜线可能使用H级甚至更高的，来提高其质量。所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。根据经验，A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15～20年。如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短，所以电机在运行中，温度是寿命的主要因素之一。

电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。在发电机等设备中，绝缘材料是最为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏，不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同，因此一般的电气设备都规定其工作的最高温度。

3、电动机设备高温因素及处置

电动机的即时电压超过额定电压10%以上，或电动机的即时电压低于额定电压5%以上时，都会导致电动机在额定负载下发热和温度升高，这样的情况应检查和调整电压。电动机的三相电源电压出现不平衡也会引起电动机发热，这是因为当三相电源电压不平衡度超过5%就会引起三相电流的不平衡，应对方法是检查和调整电压。
   电动机的电源开关发生接触问题和一相熔丝断路都会造成缺相运行，从而导致电动机的温度升高，解决方法是修复或更换损坏的部件。电动机的绕组接线有错误，使得额定负载下运行的电动机产生过热现象，解决方法是纠正绕组线的接线错误。电动机的定子绕组匝间或相间短路或接地，这样的情况会导致电动机的电流增大而产生温度升高，解决方法是中心加包绝缘或直接更换绕组。

    电动机的笼型转子断条或绕线转子线圈接头松脱，会导致维修网的电流增大而产生升温，应对方法是对焊补或更换转子。电动机的轴承磨损严重时，会产生较大擦碰而产生热量，解决方法是检查轴承是否有松动，定子和转子是否有匹配不良的情况。
   电动机的负载过大也是过热产生的原因，减轻负载或更换大功率的电动机可以解决过热问题。电动机启动过于频繁、使用环境温度过高、通风不畅等也都会导致电动机的温度过高，减少启动次数、降低环境温度、保证风道畅通、消除积尘和油污、保持风扇良好运转都可以帮助解决类似的过热问题。
   运行中的电动机，如果电流不超过该电动机的额定电流就说明电路上基本没什么问题，如果没有改变原负荷，要检测电压是否于额定电压，一般380V就正负5%正常。看环境温度是否过高。轴承是否缺油。散热风扇是否损坏。
(1)负载过大。应减轻负载或更换较大容量的电动机。
(2)两相运转。应检查熔丝是否熔断、开关接触点的接触是否良好，排除故障;
(3)电动机风道阻塞。应清除风道灰尘或油垢;
(4)环境温度升高。应采取降温措施;
(5)定子绕组匝间或相间短路。用兆欧表或万用表检查二相绕组间的绝缘电阻;用电流平衡法检查三相绕组电流，电流大的相为短路相，也可用短路侦察器检查绕组匝间是否短路;
(6)定子绕组接地。可用万用表或指示灯检查，电阻为零的为接地相;

(7)电源电压过低或过高。用万用表的电压档或电压表检查电动机输入端电源电压。

4、高温时段大功率电机设备的运维措施

保护检查:针对已预埋测温元件的高低压电机，日常应做好温度保护定值及联锁程序核查工作，确保高低压电机由现异常高温时保护回路正常工作。

积灰清理:及时清理电机定转子线圈、电机风道、散热槽积灰。其中针对有独立风道类型的高压电机，在运行过程中，可使用PVC管疏通风道，清理部分积灰。

轴承温度:首先确保轴承润滑正常，严格按照润滑要求，定期、定量对轴承补加润滑油;其次根据轴承运行状况，利用检修机会更换轴承。

轴瓦温度:首先确保轴瓦进油和回油的油压、油量处于正常范围，保证形成有效油膜;其次降低稀油站油箱油温和系统油温，及时检查油箱水冷、风冷回路，确保冷却设施完好。

定子温度:高压电机积灰清理后，如定子温度仍较高，可将电机外壳观察盖板改为喇叭口形状(进风口应加装过滤网)，增加进风和由口风道面积，提高冷却效果。

环境温度:一是及时疏通电机周围高大物件，改善自然通风条件，提高热量对流速度，降低电机周围环境温度;二是增加隔热设施，将电机与其他高温设备隔离，降低热辐射。

日常巡视:高温季节，每天至少对电机运行状况巡检一次，重点关注高压电机及负荷超80减上的低压电机(如篦冷机风机群电机)，做好轴承温度、本体温度变化记录表，异常高温要及时停机处置，防止事态扩大。

小结：

综上所述，通过对高温季节电动机运维的深入了解，可以发现在维护电动机时，不仅要根据自身的使用需求，更要结合电动机的使用环境。从实用性和长期性的角度综合考虑，降低各类故障问题的发生概率，保持电动机的正常使用。一旦电动机出现故障问题时，工作人员应根据具体的故障现象，深入分析导致故障问题的最终根源。通过采取更换通风、换热和定期清洁等措施，定期开展运行维护，使故障问题得以有效的处理。为电动机的长期有序使用，奠定良好的基础。

参考文献：

[1]张海勇.浅谈电机试运的综合管理[J].工程技术(引文版), 2016(8):00293-00294.

[2]林照.电力设备运维管理及安全运行探析[J].电子乐园, 2019(24):1.

第一作者信息：

王长岗，男，电仪点检工程师，电工高级技师，专科学历，毕业于东北大学；2011年6月至今，在山东祥光铜业有限公司从事设备维护及管理工作。