分析电动机转子弯曲异常原因及处理方法

分析电动机转子弯曲异常原因及处理方法

李宗闪  ,刘雪薇  ,徐翔  ,席文辉  ,杨亮

中国石油独山子石化分公司热电厂 新疆 独山子 833699

摘要：异步电动机在高负荷、机械疲劳损伤、维护不当或特殊条件下运行,造成的转子转轴弯曲现象极其常见。转轴弯曲会使电动机振动增大、联轴器损坏、转轴与电动机端盖摩擦、定转子相互摩擦等,严重时会损伤电动机定子线圈，甚至烧毁电机,严重危害设备正常运行。本文就针对我厂排烟风机电机转子弯曲变形问题进行分析,找出排烟风机电机转子弯曲变形的原因,进而采取有效的方法修复排烟风机电机转子,使其投入生产正常使用。通过对转子转轴弯曲处理,达到消除隐患目的,确保电动机安全平稳运行。

关键词： 电动机；转子；弯曲；处理方法

引言

异步电动机转子是电动机的核心部件之一，主要由转子绕组(包括鼠笼条等)、转子铁心、转子转轴三大部分组成。其中转子绕组和转子铁心的作用为增强磁路电磁力。转子转轴的作用是传递转矩，实现电能与机械能的转换。转子转轴一般由中碳钢或合金钢通过热处理后加工而成。电动机转子转轴弯曲一般在电动机轴伸端和非轴伸端（风扇侧），轴伸(轴头)端一般为负荷端，在联轴器安装或者叶轮的安装过程中，由于检修人员操作不当，最易发生轴头弯曲现象，故障率较高。转子结构外形图见图1。

图1 转子结构外形

1 电机基本信息

型号：    YE3-132S2-2 V1      编号：　2503.1134045.6.06.003

额定功率：7.5kW  额定电流：　　   14.4A

额定电压：380V           接线方式：　　　　Y          

额定转速：　2930r/min   出厂日期:        2015.02     

2 转子转轴弯曲的危害

电动机在运行中，如果发生转轴弯曲，会使转子在定子膛内运行偏轴度较大，使电动机振动增大，引起的后果：对联轴端设备造成损坏；加剧轴承磨损及润滑脂的消耗，甚至引起轴承故障；严重时造成电动机转子在定子膛内偏磨，使电机定子绕组受损，绕组绝缘寿命降低，甚至造成绕组绝缘击穿，使电机附件振坏。2022年5月10日，按照汽机联合车间2#汽轮机检修计划，电气车间对2#排烟风机电机检修，检修车间配合电气车间拆卸排烟风机叶轮，电气车间更换电机轴承，检查引线及电机端部线棒。5月26日试运过程中电机过载保护动作，切除设备，电动机无法盘车。解体检查电动机拖动叶轮与排烟风机连接齿口处有明显碰磨痕迹，电动机负载端转轴与端盖动静摩擦抱死（见图2、图3），测绘电机二轴承向下轴颈处发生弯曲，测量轴头弯曲量为0.3mm。

图2 转子有明显碰磨痕迹      图3 端盖有明显碰磨痕迹

3 电动机转子弯曲原因分析

电动机转子转轴弯曲原因有多种，有设计制造、加工精度方面的原因，也有检修装配工艺、日常维护不当等原因。

按照汽机联合车间2#汽轮机检修计划，对2#排烟风机进行检修，通过前期运行工况数据分析可排除厂家设计制造和加工精度的原因。从电机解体情况看只存才检修工艺造成点击转子弯曲，最终分析出以下三点原因。

3.1 排烟风机转子存在轴系动不平衡故障，且风机叶轮与主轴配合间隙超标，引起动不平衡故障表征放大，导致风机振动超标。

3.2 排烟风机经过多次拆装后，其电机与叶轮装配部位均出现不同程度的磨损和变形，部分区域由过盈配合变为间隙配合，但首次检修过程中未通过激光熔覆针对性处理。

3.3 设备检修标准低。排烟风机检修过程中未使用马凳进行辅助叶轮拆卸，加之配件加热、铜棒敲击等工序对叶轮的外因影响，最终导致叶轮变形，动平衡破坏。

4 处理方法

4.1 电动机转子弯曲的处理方法主要有热校正法；喷涂、机械加工校正法；接轴校正法。本文采用的是喷涂、机械加工校正法（见图4、图5、图6），此法一般适合校正轴头弯曲量较大(跳动<1.0 mm)的转轴。具体操作步骤为：在车床上找到弯曲的部位，在转轴开始弯曲的部位整体对弯曲部分进行喷涂或激光熔覆，厚度一般要超过弯曲量的2.5倍。喷涂或激光熔覆完成后再对转轴进行车床、磨床的精加工，使转轴的轴头跳动符合标准，动平衡检验合格。

图4 激光熔复过程             图5 熔复后冷却          图6 电机轴熔复后

4.2 工作完毕后立即进行现场回装，试运后2#排烟风机依然振动偏大，达到21mm/s，再次对其轴系实施双端面动平衡试验和不平衡量调整（见图7），将两个端面的不平衡量分别由201g和248g降至5.2g和2.99g，现场回装风机后，各瓦振动烈度最大值为3.2mm/s，位于B区运行。

              图7 2#排烟风机叶轮动平衡校正后数值

4.3 电机及风机检修时不得采取强制撬边、直接打击转轴的方式；宜采取挤压、局部加热水平拉出、推入的方式，避免破坏电动机的动平衡。

5 结束语

通过本次排烟风机检修，检修人员结合检修工艺、检修策略进行总结分析，认为在检修安装的设备检修中还存在不足，特别是风机类电机的检修，通过总结认为后期需要注意排烟风机电动机轴伸端转轴（叶轮安装位置）直径约φ24mm，且有固定风机叶轮的定位螺栓中心孔，轴本身刚性较弱，易变形，导致设备运行中振动增大，若叶轮动平衡不足，会加剧振动恶性循环，导致设备故障；故在检修过程中要特别注意转子二轴的拆装工艺。拆装叶轮时不得采取强制撬边、直接打击转轴的方式；宜采取挤压、局部加热水平拉出、推入的方式；叶轮回装完成后，应将风机整体按照现场安装方式进行放置，保证电动机转轴与地面垂直，防止因加热安装后，转轴受热变软因叶轮重力而变形弯曲。

参考文献

[1]电机使用与维护[M] 北京.化学工业出版社

[2]石油化工设备维护检修规程-第六册-电气设备[M].中国石化出版社.

作者简介：李宗闪(1985.11)：男，2016年毕业于中国石油大学（华东），工作于新疆独山子热电厂电气车间，运行工程师，现主要从事电气运维工作.