引起發(fā)電機溫度升高或過熱的原因是什么？



摘要：在發(fā)電機使用過程中，發(fā)電機繞組和鐵芯經(jīng)常過熱，這不僅會影響發(fā)電機的工作效率，還會大大降低發(fā)電機的使用壽命，導(dǎo)致發(fā)電機軸承溫度明顯高于或超過正常值。因此，澄清發(fā)電機溫度異常的原因和處理方法尤為重要。為了解決發(fā)電機的高溫故障，我們應(yīng)該從實際出發(fā)，首先找出原因，然后根據(jù)具體原因進行處理，以避免鐵芯燒壞。



一、發(fā)電機高溫常見故障原因



1、未按技術(shù)條件運行

如果定子電壓過高，鐵損會增加；如果負載電流過大，定子繞組的銅損會增加；如果頻率過低，冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速會減慢，影響發(fā)電機的散熱；如果功率因數(shù)過低，轉(zhuǎn)子勵磁電流會增加，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)熱。檢查監(jiān)控儀器的指示是否正常。如果不正常，應(yīng)進行必要的調(diào)整和處理，以便發(fā)電機能夠按照規(guī)定的技術(shù)條件運行。

2、三相負載電流不平衡

過載的一相繞組會過熱；如果三相電流之差超過額定電流的10%，則屬于嚴重的鯰相電流不平衡。三相電流不平衡會產(chǎn)生負序磁場，從而增加損耗，導(dǎo)致磁極繞組、套圈等部件加熱。應(yīng)調(diào)整三相負載，以盡可能平衡每相電流。

3、風(fēng)道堵塞

風(fēng)道被灰塵堵塞，通風(fēng)不良，導(dǎo)致發(fā)電機散熱困難。應(yīng)清除障礙物，拆下電機，徹底吹清風(fēng)道，清除風(fēng)道內(nèi)的灰塵和油污，使風(fēng)道暢通無阻。

4、冷卻器堵塞

如果進氣溫度過高或進水溫度過高，冷卻器會堵塞。冷卻器內(nèi)的堵塞物應(yīng)降低進氣或進水溫度。在故障排除之前，應(yīng)限制發(fā)電機的負載，以降低發(fā)電機的溫度。

5、潤滑脂注射錯誤

如果軸承中添加的潤滑脂太多或太少，應(yīng)按規(guī)定添加潤滑脂，通常為軸承室的1/2~1/3（如果速度較低，則取下上限，如果速度較高，則取下下限），并且不應(yīng)超過軸承室的70%。

6、軸承磨損

如果磨損不嚴重，軸承局部過熱；如果磨損嚴重，定子和轉(zhuǎn)子之間可能會發(fā)生摩擦，導(dǎo)致定子和轉(zhuǎn)子避免過熱。檢查軸承是否有噪音。如果發(fā)現(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦，應(yīng)立即停止維修或更換軸承。

7、絕緣損壞

定子鐵芯的絕緣損壞會導(dǎo)致片間短路，增加鐵芯的局部渦流損失并加熱，嚴重時會損壞定子繞組。應(yīng)立即停機進行維修，也可送發(fā)電機租賃制造商進行維修。
8、導(dǎo)線斷裂

定子繞組的并聯(lián)導(dǎo)線斷裂，增加了其它導(dǎo)線的電流并產(chǎn)生熱量。應(yīng)立即停機進行維修。

9、功率因素低

負載功率因數(shù)過低，調(diào)整負載，使勵磁電流不超過額定值。

發(fā)電機軸承運轉(zhuǎn)導(dǎo)致溫度升高



當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)過快時，由于相互運動，內(nèi)圈和外圈之間會產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生熱量。如果不考慮能量損失，軸承和轉(zhuǎn)子之間的摩擦力等于產(chǎn)生的熱量。

根據(jù)物理公式

Q=W=μNs

μ摩擦系數(shù)取決于接觸面的粗糙度。對于發(fā)電機來說，它與滾珠和滾柱之間的粗糙度有關(guān)。軸承完工出廠后，已確定其粗糙度。降低摩擦系數(shù)的方法只能在軸承和滾柱之間添加潤滑油；

N是軸承所承受的壓力；

s是由軸承半徑、轉(zhuǎn)速、運行時間決定的軸承運動的相對距離。

軸承承受的壓力由兩部分組成，一部分是分布在軸承上的轉(zhuǎn)子重力，另一部分是旋轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力。離心力的產(chǎn)生主要是由于轉(zhuǎn)子重心和軸承重心不能完全重合造成的。

離心力計算公式

F離=ω2r



ω——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，

r——軸承中心轉(zhuǎn)子重心偏差距離。

從公式上可以看出，轉(zhuǎn)子的速度和兩個中心之間的偏差距離是影響離心力大小的主要因素。由于離心力方向的不確定性，軸承承受的壓力稱為定期變化。但是，當(dāng)軸承內(nèi)圈和外圈之間的間隙和運動量大于設(shè)計值時，內(nèi)圈和外圈之間存在異常摩擦，導(dǎo)致軸承在X軸上產(chǎn)生壓力，從而增加軸承的總應(yīng)力值，增加熱量。發(fā)電機軸承的外圈與發(fā)電機外殼相連，軸承產(chǎn)生的熱量通過傳導(dǎo)向外擴散，但潤滑油充滿軸承內(nèi)部。如果潤滑油的傳熱效果不好，也會影響熱量的擴散，導(dǎo)致軸承溫度升高。



外部因素導(dǎo)致溫度過高



1、零件損失產(chǎn)生的熱量。

在發(fā)電機工作狀態(tài)下，定子或轉(zhuǎn)子的銅消耗、鐵消耗、機械損耗和附加損耗等零件不可避免地會磨損，從而提高發(fā)電機軸承的溫度。轉(zhuǎn)子電路的銅消耗包括轉(zhuǎn)子銅繞組的電阻和串聯(lián)繞組的電阻，勵磁電路的銅消耗勵磁繞組的銅電阻和外串的調(diào)節(jié)電阻。

計算公式為：

PCu=PCus+PCuf=Is2xRs+If2x(Rf+Rp)

其中：Is——轉(zhuǎn)子回路的總電流；

If——勵磁繞組電路的總電流；

Rs——轉(zhuǎn)子電路的總電阻；

Rf——勵磁繞組的總電阻；

Rp——外串的調(diào)節(jié)電阻；

在電機設(shè)計完成后，上述物理量中轉(zhuǎn)子電路的總電阻、勵磁繞組的總電阻和外串的調(diào)節(jié)電阻是固定的。因此，電機的銅消耗主要取決于勵磁電路的電流和轉(zhuǎn)子電路的電流。

同樣，鐵耗主要由渦流損失和磁滯損失兩部分組成。影響因素包括磁通交變頻率和磁密度值。機械損失是由于碳刷和換向器之間的摩擦，以及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時與空氣之間的摩擦造成的損失；額外損失是指除上述損失以外的其他原因造成的損失。額定損失的0.5%-1.0%通常用作額定損失。簡言之，發(fā)電機的銅耗、鐵耗和機械損失都有可控的影響因素。這些損失可以通過技術(shù)手段減少，從而減少熱量的產(chǎn)生。

2、發(fā)電機水冷器散熱。

發(fā)電機的冷卻方式包括空氣冷卻、空氣冷卻和水套冷卻。發(fā)電機冷卻裝置在吸收熱量的同時向外界散發(fā)熱量，這也是軸承溫度升高的原因之一。以水冷器為例。水冷器通過冷卻液將熱量排除在機艙之外，同時從發(fā)電機中吸收熱量，降低發(fā)電機溫度。理想情況下，水冷器吸收的熱量等于冷卻液吸收的熱量。然而，在實際工作中，水冷器吸收的熱量與冷卻液流量成正比，這與冷卻液的傳導(dǎo)系數(shù)和散熱器的表面積有關(guān)。水冷器吸收的熱量也與冷卻液吸收的熱量之間的差異有關(guān)

3、發(fā)電機外殼散熱對軸承的影響。

除了冷卻裝置，發(fā)電機的熱量還通過電機外殼向外部散熱。根據(jù)熱輻射相關(guān)公式，發(fā)電機外殼向外界輻射的熱量與發(fā)電機外殼的空氣流量、外殼與空氣溫差、空氣吸熱能力和外殼灰度有關(guān)。如果發(fā)電機外殼的散熱受阻，包括軸承在內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度將升高。



四、處理措施



根據(jù)軸承溫度升高的熱源分析和長期工作經(jīng)驗，可從以下幾個方面控制和預(yù)防軸承溫度升高引起的系統(tǒng)故障：

1、潤滑油的性能決定了滾珠與滾柱之間的摩擦系數(shù)，更換質(zhì)量較好的潤滑油，可以有效地減少摩擦產(chǎn)生的熱量。

對于選定的潤滑油品牌，其性能已經(jīng)固定，但在使用過程中可能會造成污染，降低其性能。在這種情況下，應(yīng)及時檢測，并定期更換或補充潤滑油，以最大限度地減少軸承部件的摩擦系數(shù)，減少熱量的產(chǎn)生。

2、提高發(fā)電機安裝質(zhì)量。

發(fā)電機轉(zhuǎn)子重心與軸承重心之間的偏差距離是影響軸承壓力的重要因素。通過提高發(fā)電機安裝質(zhì)量，減少偏差，確保軸承內(nèi)圈和外圈之間的間隙和運動量符合設(shè)計值，減少軸承運行引起的熱量產(chǎn)生。

3、發(fā)電機產(chǎn)生的熱量取決于轉(zhuǎn)子回流電流、勵磁電路電流、發(fā)電機轉(zhuǎn)速和硅鋼片的質(zhì)量。

當(dāng)電壓固定時，電流的大小取決于電路中的電阻。電阻的大小與材料的性能、長度和橫截面積有關(guān)。當(dāng)材料確定且厚度一致時，材料的長度成為影響電阻的決定性因素。如果長度是通過質(zhì)量來衡量的，發(fā)電機組件的質(zhì)量降低可以有效地減少發(fā)電機的熱量產(chǎn)生。