立式电动机磁力中心因素引发的故障探讨

【摘要】电动机的磁力中心是影响电机振动和轴承发热的因素之一，在设计和安装过程中应保证定转子的磁力中心符合要求，除了考虑冷态时的尺寸要求，更要考虑热态时的情况。部分立式电动机在检修过程中需要重新调整转子的磁力中心，当磁力中心调整不当或在运行中发生变化时，电机的振动会越来越大、轴承过热等，我们需要对电机的机构原理加深了解，合理调整电机的气隙和转子铁芯的相对位置，保证电机定转子的磁力中心满足实际要求。

【关键词】电动机；振动；轴承；磁力中心

1.引言

电动机在起动时，电机转子在磁场的作用下，在轴向和径向有一个自动调整的动作，最后会达到平衡稳定运行，这种现象在无推力面的滑动轴承（轴瓦）电机尤为明显。

在理想状态下，稳定后电动机的轴承只会受到径向力的作用而不会受到轴向力的作用，当转子位置不正时，定转子磁力中心就会不一致，轴承某一侧会长期受到额外的轴向力的作用，使轴承运行温度过高，振动超标（如图1所示）。在实际的检修工作中需要根据厂家说明或检修标准进行调整，保证电机磁力中心准确。

2.案例一

2.1 基本情况

南海发电一厂二期2×330MW燃煤机组的循环水采用闭式循环，循环水冷却塔每天需补水约24000吨，利用西江边上的循环泵房补给水泵进行补水，共安装有3台补水泵，其中1台为变频泵，其余2台为工频软起泵。

这3台补水泵电机为立式安装，2009年5月安装投运期间，#1变频泵运行较为正常，#3工频泵电机振动较大，开始时双向振幅原来0.059mm，经过4h后双向振幅为0.161mm，之后一直保持稳定，远大于国标的0.085mm，不能投入正常运行。

补水泵型号：450LB-22，设计流量：1800m3/h，设计扬程：21m，效率：80%。厂家：湖南耐普技术中心。

补水泵工频电机型号为YSP315L1—4，功率160KW，电流283A，转速1485r/min，电机绝缘等级F，防护等级IP44，轴承型号6319/z1，厂家：湘潭电机微特电机有限公司。

2.2 原因分析和处理经过

#3循环水补水泵在开始运行时，振动双向振幅约为0.059mm，随着运行时间的延长电机上部的振动也逐渐增大，运行4h后，振动增大至0.161mm左右，之后基本操持稳定，轴承温度最高为56℃，由于振动过大将其停运。

我们对电机进行解体检查，电机定子线圈、铁芯无松动变色现象，转子鼠笼、铁芯无松动变形过热现象，轴承油脂正常，滚道、滚珠和弹夹光滑无磨损现象，用铅丝测两个轴承游隙分别为0.16mm和0.17mm符合要求，轴承均无走内圈和外圈现象，测量电机直流电阻平衡。在检查所有无异常后回装电机空载试转（水平放置），电机起动平稳，三相电流平衡无异音，最大振动为0.019mm。

将电机吊回补水泵座后空试电机，电机上部（风扇侧）振动最大为0.033mm，下部振动最大为0.021mm，电机空试2h，电机振动有所上升，最大至0.049mm，总体数据仍较好。机务人员重新对电机找正后试转，振动情况依旧，运行4h后将其停运。

将电机重新吊出，更换轴承后试转，振动情况依旧。为了确认是泵的问题还是电机的问题，我们将#2、3泵的电机互换试运，结果#2电机带#3泵运行正常，振动最大为0.065mm，#3电机带#2泵运行振动仍然偏大，最大为0.145mm。

作进一步检查，电机水平放置时测量两侧轴承外圈和端盖位置的膨胀间隙约为1.0mm；电机在立放时，检查下部轴承外圈与油盖基本上碰上顶死的，电机转子发热膨胀只能是向上伸长（如图2-1所示）。

但从立式电机的设计来说，其膨胀方向应该是向下，所以应保证下油盖与轴承外圈有一定的膨胀间隙。在排除了轴承、水泵等其它因素后，初步认为#3泵电机的振动是由于定转子的磁力中心变化引起，该电机在冷态时磁力中心基本正常，但随着运行时间的延长，内部温度升高，转子向上膨胀，使定转子之间的磁力中心不一致，电机振动就会越来越大。

正常来说，电机内部各部件膨胀量和方向在设计上都给予了充分的考虑，在冷、热态下电机的磁力中心变化应不大；当设计或制造上存在问题时，就会出现电机在热态下定转子磁力中心不一致，导致电机振动增大。

处理：在电机下油盖端面上增加厚度为2mm的青褐纸垫（如图2-2所示），使电机转子在发热时可以向下膨胀。处理后带负荷试转电机4h，振动最大值为0.068mm，符合国标要求，证明判断正确，将其投入正常运行，目前运行正常。

3.案例二

3.1 基本情况

南海发电一厂一期2×200MW燃煤机组凝结水泵电机立式安装，型号为JLSP-400-4，额定功率400KW，额定电压6KV，上轴承型号：球面滚子推力轴承29422MSKF，下轴承为6222，湘潭电机厂。

3.2 故障现象

凝结水泵电机在运行中由于下轴承缺油损坏，轴承内圈转子轴颈位置磨损严重，需更换整条转子，更换转子后出现振动大偏大，双向振幅最大值为0.126mm，多次出现运行30min左右下轴承（6222）过热损坏的问题，电机无法投入正常，严重威胁机组的安全运行。

3.3 原因分析和处理经过

如图3所示，电机下轴承在正常状态下只是起到定位的作用，基本上是不受轴向和径向作用力，经检测，轴承向下的膨胀间隙有2.50mm，电机是可以自由向下延伸，其多次损坏应是转子受到较大提升力使轴承发热，当电机转子铁芯水平中心线低于定子铁芯水平中心线时（即电机定转子磁力中心不一致）就会产生这种提升力。

另外，电机磁力中心不正、转子动平衡不合格也是导致电机上部振动大的因素之一，由于电机转子是新更换的，根据分析先进行动平衡的检查，请专家来现场进行动平衡试验，经多次配重试验后振动降低至0.032mm，但随着电机运行时间延长，电机振动仍会逐渐上升，最大为0.107mm，下轴承温度为65℃，高于其它正常运行电机的温度（32℃），仍无法正常运行。

由于电机经过动平衡后开始运行时振动正常，电机转子的动平衡应该是基本合格的，转子本身的问题应该没有了，但随着运行时间的延长振动增大，说明振动与温度、转子膨胀有关，判断是电机的磁力中心在热态下发生变化。因为电机转子更换过，定子和转子不是原配，有可能是转子的铁芯位置与定子铁芯相对有差异，造成定转子的磁力中心不一致。

由于电机在回装后挡风罩阻挡无法测量定、转子的铁芯的相对位置来确定磁力中心，计划提升电机转子3mm进行试验。将电机重新吊出，在电机下轴承上端接合面上加上一块百度为3mm的金属垫圈（如图3所示），重新锁紧。

然后将电机吊起，在转子对轮下部用厚度为16mm的铁块后将电机放下，转子对轮作为整体支撑点，定子可以转动。此时下轴承外圈与上部油盖顶紧，转子向上提升了3mm，重新调上部球面滚子推力轴承间隔为0.20～0.25mm（两侧加起来），锁紧止退垫，加#46防锈汽轮机油至正常油位，吊回机座空载试转4h，电机最大振动为0.056mm，上轴承箱油温58℃，下轴承温度32℃。停运后经重新找正后带负荷运行，开始时电机上部最大振动0.045mm，运行4h后上部振动最大值为0.068mm，低于国标0.085mm的要求，上轴承温度65℃，下轴承温度为35℃，电机投入正常运行。

4.结束语

立式电动机的上部振动问题一直是比较棘手的问题，电动机的磁力中心是影响电机振动和轴承温度的因素之一，这个因素往往为普遍检修人员所忽略，对于复杂的问题需要检修人员多方面考虑各种因素，大胆怀疑并采用有效的试验手段进行验证。在实际的调整中，电机转子铁芯的端面应比定子铁芯高1～2mm，这对于降低电机的振动有利，但也不能太多，否则会使轴承受到额外的轴向作用力而发热，影响正常运行。

参考文献

[1]林启红.电动机的维修与故障诊断[J].企业技术开发，2012（35）.

[2]陈镇波.立式凝结水泵振动分析及处理[J].科技资讯，2009（11）.

[3]李志高.立式多级凝结水泵电机振动大的原因及处理[J].电力安全技术，2009（04）.

作者简介：张文杰（1974—），男，大学专科，电气工程师，现供职于佛山市南海绿电再生能源有限公司，主要从事电气检修和设备管理的工作。