船用三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障的檢查及維修

劉彬

摘 要：眾所周知，船用電機(jī)在使用過程中會(huì)出現(xiàn)各種故障，影響電機(jī)的正常工作?；诖?，本文通過對(duì)大量資料的分析和研究，總結(jié)出船用電機(jī)各類故障的判斷及維修方法，以期提升船用電機(jī)的可靠性及使用壽命，為電機(jī)的故障維修提供極有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：船用電機(jī)；故障分析；檢測(cè)維修

中圖分類號(hào)：U672 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

為了提高電機(jī)的壽命和工作效率，應(yīng)該對(duì)電氣設(shè)備的各種安全隱患進(jìn)行一一排查，針對(duì)這些安全隱患制定出相應(yīng)的檢修維護(hù)措施，從而使故障排查和處理的速率得到提升，保障了船舶電器系統(tǒng)的安全運(yùn)行，使船用電機(jī)的使用壽命得到有效的延長。

1 判斷船用三相異步電動(dòng)機(jī)故障

三相異步電動(dòng)機(jī)的故障總共分為兩種——電氣故障和機(jī)械故障。電氣故障包括開關(guān)、熔斷器、按鈕、定子繞組和啟動(dòng)設(shè)備故障等；機(jī)械故障包括軸承、機(jī)殼、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)葉和端蓋故障等。電子電氣員負(fù)擔(dān)頗重，他們要熟知各種電動(dòng)機(jī)故障，一旦三相異步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，船舶電子電氣員必須在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地找到故障發(fā)生的原因及部位，運(yùn)用電機(jī)學(xué)理論對(duì)不同的故障進(jìn)行比較，分析，排除無關(guān)因素，最后得出故障原因及部位，以下為判斷故障的具體步驟：

（1）熟練掌握電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，規(guī)格和工作機(jī)理。在平時(shí)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，時(shí)刻關(guān)注其運(yùn)行狀態(tài)，一旦電動(dòng)機(jī)發(fā)生異常（如電機(jī)溫度突然升高、電機(jī)聲音非常態(tài)），電子電氣員要立即檢修。

（2）在電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障后，仔細(xì)觀察發(fā)生鼓掌的諸多異?，F(xiàn)象（如聲響、震動(dòng)、溫度、煙霧、轉(zhuǎn)速、焦臭味、電源電壓和電流等）。

（3）當(dāng)電機(jī)故障異常現(xiàn)象不明顯時(shí)，需要借助專用儀表進(jìn)行排查，找出發(fā)生故障的具體原因及部位。

在排查故障時(shí)，電子電氣員首先應(yīng)該準(zhǔn)確區(qū)分電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的故障類型（電氣故障或機(jī)械故障）。這里有一種簡(jiǎn)單的判別方法：將電動(dòng)機(jī)的電源接通短時(shí)間內(nèi)再斷開，若故障同時(shí)存在于接通和斷開的階段，那么此故障屬于機(jī)械故障；若只是在接通電源時(shí)存在，則是電氣故障。

2 船用三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障的檢查及維修方法

2.1 電機(jī)軸承故障

電機(jī)故障中發(fā)生概率最高的是電機(jī)軸承故障。軸承是機(jī)械運(yùn)作的關(guān)鍵部件，電機(jī)的軸承出現(xiàn)故障，極易導(dǎo)致機(jī)械在運(yùn)作過程中發(fā)生振動(dòng)。滾動(dòng)軸承的損壞首先表現(xiàn)在過大的噪聲上，而更嚴(yán)重的是，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)會(huì)因此變得劇烈，各部件也會(huì)由于這種劇烈振動(dòng)而在一定程度上出現(xiàn)損傷。電機(jī)的徑向軸承和偏心軸承出現(xiàn)故障后，不僅轉(zhuǎn)子軌跡會(huì)顯得雜亂或者成橢圓形，而且會(huì)使徑向振動(dòng)加強(qiáng)。電機(jī)軸承發(fā)生故障的原因很多，例如元件制造工藝、軸承安裝工藝以及一些元件本身的質(zhì)量等可能造成這種故障。處理船舶電機(jī)故障，其實(shí)有很多的可行性方法：振動(dòng)診斷法、溫度診斷法、氣隙轉(zhuǎn)矩分析法，還有瞬時(shí)功率法、參數(shù)辨析法等。不同的方法都有優(yōu)缺點(diǎn)。所以在不同的故障環(huán)境下，選擇合適的分析方法判定軸承的好壞尤為重要。在此基礎(chǔ)上調(diào)整軸承的位置，如果損壞程度嚴(yán)重，那么必須將其替換。

2.2 轉(zhuǎn)子故障

轉(zhuǎn)子故障可以分為兩類，一類是轉(zhuǎn)子繞組的故障，一類是轉(zhuǎn)子本身的故障。造成轉(zhuǎn)子故障的主要原因是轉(zhuǎn)子的制作工藝存在一定的缺陷，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不合格或者轉(zhuǎn)子在負(fù)荷的作用下本身結(jié)構(gòu)鏈接松動(dòng)，進(jìn)而使支架、鐵芯等部件松動(dòng)和開裂。轉(zhuǎn)子的不平衡通常由其匝間的斷條、短路以及轉(zhuǎn)子零部件的松動(dòng)及脫落、轉(zhuǎn)子端環(huán)移位或者轉(zhuǎn)子安裝未校正造成。這些異常一旦發(fā)生，電機(jī)就會(huì)產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。如果是安裝未校正而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子不平衡，可以采用在其不平衡的一端配重的方法進(jìn)行修正。此外，當(dāng)出現(xiàn)電流擺動(dòng)及三相電流不平衡的現(xiàn)象時(shí)，最大的可能是由于轉(zhuǎn)子繞組的絕緣過熱、損傷和繞組間的污垢積聚而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子繞組的匝間短路。當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)困難且電機(jī)電流擺動(dòng)時(shí)，其原因可能是轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)和制造的缺陷，也有可能是電機(jī)長期過載，焊接不良而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子繞組斷路。若電機(jī)反復(fù)正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，或者長期工作在重負(fù)荷下，船用電機(jī)很可能會(huì)發(fā)生斷條。在這種情況下，故障發(fā)生表現(xiàn)為電機(jī)在斷條運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)周期性的振動(dòng)以及噪聲。

2.3 定子故障

定子故障可以分為以下幾大類：定子繞組接地故障、定子繞組短路故障和定子繞組斷路故障。如果轉(zhuǎn)子的氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，就會(huì)多多少少引起轉(zhuǎn)子動(dòng)偏心，這是定子繞組出現(xiàn)故障時(shí)的表現(xiàn)；如果繞組的自感、互感發(fā)生變化，則三相交流電動(dòng)機(jī)的定子發(fā)生了短路故障。在發(fā)生短路故障時(shí)，三相電流之間的相位差會(huì)發(fā)生改變，源于定子電流的高次諧波增強(qiáng)。若要準(zhǔn)確判斷定子繞組有無發(fā)生短路故障，可以采用定子電流相位的診斷方法。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的制作工藝不可能滿足電機(jī)完全對(duì)稱，所以判定定子繞組出現(xiàn)短路故障的條件是：三相電流的不對(duì)稱程度大于8%，且三相電流之間的相位差的最大值大于7%。

電動(dòng)機(jī)的接地故障是由于電動(dòng)機(jī)的機(jī)殼帶電，繞組過熱，導(dǎo)致電路出現(xiàn)短路，從而使電動(dòng)機(jī)工作發(fā)生異常。檢查定子繞組接地故障的方法很多，任何一種方法，在檢查接地故障前，都要先將各相的繞組接線端的連接片拆分開，一定要讓各部分分開檢測(cè)是否發(fā)生了接地故障。從眾多的實(shí)例中發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的接地很大一部分發(fā)生在超出鐵心端部的線圈槽口位置，所以，可以用觀察法檢查該位置有無焦黑現(xiàn)象來檢測(cè)該故障。

若電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)難以啟動(dòng)，甚至無法啟動(dòng)的現(xiàn)象，則可以判斷是電動(dòng)機(jī)的定子繞組發(fā)生了斷路故障。常用的故障檢測(cè)方法有以下幾種：檢驗(yàn)燈法；三相電流平衡法；電阻法和萬用表法等。檢驗(yàn)燈法的具體操作方法是：將一個(gè)小燈泡與一節(jié)電池串聯(lián)，然后其中任意一相繞組的首尾分別與兩根引線相連。當(dāng)有并聯(lián)支路時(shí)，則必須拆開并聯(lián)支路的連接線，讓各支路互不連通。假如小燈泡不亮，則可以判定繞組發(fā)生了斷路故障，測(cè)量方法如圖1所示。

2.4 電機(jī)絕緣故障

船舶環(huán)境具有特殊性，其電機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生絕緣故障的概率往往較高。在船用電機(jī)的制造上，世界各國都根據(jù)其不同的使用環(huán)境制訂了不同的標(biāo)準(zhǔn)和要求，以此降低在特殊環(huán)境中電機(jī)故障的發(fā)生率，長期以來，造船行業(yè)和電機(jī)行業(yè)在電機(jī)的絕緣研究上都極度重視，但是船用電機(jī)也依舊時(shí)常出現(xiàn)絕緣故障。其主要故障原因是繞組的機(jī)械性能和耐電性能不夠好以及絕緣性能很差。許多廠商為了降低制造成本，在制造過程中降低用料的質(zhì)量，并且制造工藝落后，從而導(dǎo)致了電機(jī)絕緣性的下降。在電機(jī)的惡劣工作環(huán)境里，絕緣層壽命縮短了很多。電機(jī)的制作工藝、絕緣材料本身的質(zhì)量以及電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作環(huán)境和日常的維護(hù)是分析其故障最主要的幾個(gè)方面。要想電機(jī)的壽命延長，定期的檢查和保養(yǎng)必不可少。

結(jié)論

船用電機(jī)在使用過程中會(huì)不可避免地發(fā)生故障。使用過程中，需要熟悉電機(jī)的各種障礙發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象以及成因，以便能精準(zhǔn)地解決問題，減少維修時(shí)間。電機(jī)在日常的運(yùn)行中，時(shí)時(shí)對(duì)點(diǎn)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是保證船舶安全必不可少的措施。

參考文獻(xiàn)

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