浅谈注水泵电机高振动及绕组温度过高的原因分析及维修策略

浅谈注水泵电机高振动及绕组温度过高
的原因分析及维修策略
摘要：电机长时间在过载的负荷条件下运行，将引发电机发热加剧，产生高振动及绕组温度过高等问题，电机绝缘层在高出额定温度的情形下容易老化，造成电机绝缘层漏电流增加，绝缘层被进一步破坏，严重影响电机稳定性、安全性及使用年限。

一般而言，注水泵型号决定电机绝缘层能够承受的温度，电机绝缘层所用绝缘材料的耐热等级（A、B、E、F、H级）与电机绝缘层的绝缘等级密不可分。

关键词：注水泵；电机；
1 注水泵结构特征
注水泵的泵体材料一般由合金钢管、马氏体组织、奥氏体组织不锈钢、316不锈钢板、316L奥氏体不锈钢和2205双相钢不锈钢等。

注水泵适用范围较广，通过应用节能降耗技术，优化注水泵运行参数，能够有效拉高注水泵机组效率，提升注水生产系统运行效率，大幅度降低注水生产系统用电耗能。

注水泵通常由马达、联轴节、减速机、机械传动部分、泵头部分、底座等组成，通常在开启马达后，通过马达带动减速机、皮带或无级变速器，引导并带动曲轴做旋转运动，推动连杆经十字头促使柱塞进行直线往复运动，在注水泵泵头进口阀的启、闭作用下吸排液。

2 注水泵电机高振动原因分析
2.1 电磁振动
注水泵电机电磁振动涉及多物理场耦合计算，是机械转动过程中，引起旋转机械振动因素除机械力外，由机械或电磁场作用主导下而产生的振动情况，基本
频率为电源频率。

通常来讲，电磁振动与注水泵电机定子绕组连接错误、单相接
地短路故障、局部短路、电机三相电流不平衡等状况相关。

2.2 油膜振荡
2.2.1 油膜振荡的表现
油膜振荡（oil whip）实质上是一种在一定条件下的自激振动现象。

转子在
转速失稳之前的转动是趋向平稳的状态，一旦转速升高、接近或超过两倍转速，
转子在工作状态下呈现挠性，时间波形发生畸变，达到失稳转速，随即出现半速
涡动。

油膜振荡带有惯性效应，升速过程中产生油膜振荡的转速大于降速过程中
油膜振荡消失的转速。

2.2.2 引发油膜振荡的原因
（1）轴承运行稳定性差。

轴承结构型式和基本设计参数决定轴承的稳定性。

油膜振荡是注水泵电机常见的故障，对注水泵的危害较为明显，伴随注水泵电机
轴颈增大较快，轴系不稳定区面积增大，足见发生油膜振荡与轴承运行的稳定性
息息相关。

从轴承结构型式上分析，轴承虽然结构较为简单，但是，抗振动的性
能相对较差，缺少控制轴颈产生涡动的油膜力，直接与油膜涡动力的阻尼大小息
息相关。

（2）电机轴承过度磨损。

电机轴承磨损是常见的设备问题，在相同转速和
偏心率下，滑移流效应降低气压分布的曲率，进而对轴承提供较为优质的承载力，电机轴承的承载力伴随转速的升高产生递增，偏心角伴随转速的升高表现出非线
性变化，当转子的临界转速保证在“低速”范围内时，可以达到平衡精度的基本
标准，偏心角伴随偏心率的升高而逐渐增大，当转子的临界转速保证在“高速”
范围内时，则变化情况截然相反。

（3）电机润滑油品质劣化。

电机润滑油品质容易受到环境及注水泵电机运
行产生热量的影响，在氧化、热裂解、气蚀、添加剂耗减、污染等条件下逐渐劣化。

品质劣化的注水泵电机润滑油不仅在油品上明显偏差，润滑性较一般，同时，
因为黏度、压力不符合注水泵电机运行需求，造成持久性相对较差，一旦润滑油
油液裂解并吸出胶状物质，将出现大量油泥。

（4）外部因素致油膜振荡。

当注水泵电机在额定功率下持续稳定运行时，
电机发热与散热同时发生，促使电机处于高耗能运行状态，因外部振源通过基础
的薄膜管道振荡，外部振动恰好以油膜振荡频率出现，轴承负载不均，外部振源
可能通过管道引发油膜振荡。

2.3 机械松动
当注水泵电机运行不稳定时，在电机轴承运转过程中将会发生机械松动，产
生较大幅度的振动幅度，偶次拆装将造成轴承内圈与电机轴承配合不紧，轴承一
旦松动，轴承外圈与端盖内圆配合不紧。

引起注水泵电机机械松动的主要原因除
机组所在地面不平整外，同时，与螺母等部件松动、固定螺栓断裂、轴颈磨损，
轴承配合面间隙过大有关。

3 注水泵电机绕组温度过高的原因分析
3.1 外部因素
第一，核查注水泵电机的额定功率是否符合法律法规、规划、产业政策、行
业准入条件及相关标准、规范等要求。

注水泵电机最大的功率应当在超过泄压装
置额定容器压力数值余量的基础上留出超过5%以上的部分，根据此设置参考，应
当仔细核对注释泵电机额定功率是否符合相应的要求。

第二，核查注水泵电机在实际电机功率上是否符合相应运行要求，假如注水
泵在额定功率运行过程中出现运行功率大于额定功率的情况，将产生注水泵电机
定子绕组温度过高等情况。

第三，电压过高或者电压过低，将严重影响注水泵电机的运行情况。

为避免
注水泵电机绕组温度过高，需要及时核查电能供应质量，避免电压过高或者过低。

3.2 内部因素
第一，注水泵电机定子绕组一旦发生匝间、相间在接地以后将造成电机的机
壳带电，假如定子绕组产生短路性故障，将造成电机的电流显著增高，从而引发
注水泵电机温度过高的情况出现。

注水泵电机三相电流不平衡，不仅将会出现电
压不平衡的情况，同时，定子绕组发生短路将直接导致注水泵电机的温度超过温
升标准。

第二，一旦定子和转子之间相互摩擦，注水泵电机轴承将发生轴套变形，造
成电机的摩擦情况加剧，电机的负载明显过大，出现电机温度升高的表现。

针对
这种擒故康需要在维修的同时予以详细检查，如果转子线圈接头松动或转子断条
需要重新进行焊接处理。

第三，绕线式电机过热、轴承油圈变形和磨损、润滑油品质劣化、转子难以
与轴承形成油楔均能引起注水泵电机温度过高。

假如在额定功率运行中电机的温
度持续升高，应当及时查看电机的端盖是否正常加盖紧靠，如果已经出现滚珠偏
离轨道和发热的情况，需要及时降低电机温度，通过通风等手段降低电机温度。

4 注水泵电机高振动及绕组温度过高的维修策略
4.1 对注水泵电机外观进行检查
注水泵外观是否存在裂缝，零部件是否齐全、安装牢靠，电机是否存在肉眼
直观可见的异常情况，需要通过检查进行确定。

与此同时，需要根据注水泵电机
的电压、功率、频率、联接、转速等参数，查看注水泵电机的运行状况是否稳定。

4.2 对注水泵电机的使用环境进行检查
在注水泵电机通风条件正常的情况下，需要保持电机的干净整洁，确定电机
轴承处于正常润滑状态，及时更换和补充润滑脂，避免注水泵电机产生润滑油劣
化的现象，避免电机在额定功率运行过程中产生故障。

4.3 对电机电刷进行检查
电动电刷应当符合电机额定运行要求，在旋转和静止部件中顺利传导电流，
在使用过程中，要规避电刷接触不良的情况，防止断路情况产生。

4.4 遵循原绕组形式、尺寸、匝数进行绕组更换
在进行绕组更换的过程中，需要将原绕组形式、尺寸、匝数和线规等进行详细记录，对原有绕组设计模式不能做出随意性改动，避免因为随意更改造成电机性能恶化，规避对注水泵整体运转产生的影响。

5 结语
综上所述，注水泵电机一旦产生故障，将造成重大的经济损失。

有鉴于此，在进行注水泵电机运维及日常监控、检测、分析的过程中，需要充分进行综合性因素的考量，对注水泵电机高振动及绕组温度过高的原因做出审慎地分析，结合具体工况和电机运行环境对电机故障做出合理的诊断，保障电机设备的安全、稳定运行。

参考文献
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