高速自润滑隔爆型高压电机轴瓦温升控制

潘晓峰，邓昆

(1哈药集团生物工程有限公司 ，黑龙江哈尔滨150025；2汤原县农村电气化局，黑龙江汤原154700)



高速自润滑隔爆型高压电机轴瓦温升控制

潘晓峰1，邓昆2

(1哈药集团生物工程有限公司 ，黑龙江哈尔滨150025；2汤原县农村电气化局，黑龙江汤原154700)

通过对高速自润滑隔爆型高压电机轴承温升产生的原因进行分析，实现了降低轴瓦承受的载荷，并且优化了电机轴瓦造型，结构的设计和风路设计等措施，从而降低了电机轴瓦温升，提高了电机的可靠性运行。

高压电机；轴瓦；温升

0 引言

随着我国经济的快速发展，石油输送管线以其效率高、运输安全、损耗小的特点越来越受到广泛的应用，但是目前我国的石油输送管线设备均是由国外引进，这不但浪费了国家的大量外汇，也限制了我国石油运输技术的发展。因此实现石油输送管线国产化是提高我国石油输送技术最重要的一步，而电机作为整套装置中的驱动设备，其可靠性尤为重要[1]。

石油输送管线上用的电机一般为2极电机，出于维护方便的考虑，不配备稀油站，电机采用自润滑，户外无人看守，因此控制电机的轴瓦温度是本次电机的主要难点。目前国内大部分2极滑动轴承电机采用强迫润滑，原因是滑动轴承与轴之间为面接触，当电机转动时轴与轴瓦摩擦会产生很大的热量，其中大部分热量是通过流动的润滑油带走(即流动的润滑油不仅起到润滑的作用还起到冷却的作用)，而自润滑电机仅靠自身的散热，很容易造成轴瓦温度过高，因此控制轴瓦的温升是本电机的首要技术难题[2]。

1 降低轴瓦温度的方式

1.1 降低轴瓦承受的载荷

电机轴瓦承受的载荷主要来自转子的重量和由于定、转子不同心所产生的单边磁拉力，因此在设计时要充分考虑电机的三圆，在各项负荷允许的范围内尽量降低转子外径从而降低铁心重量，在导条材质上选择重量更轻的铸铝转子。在装配时严格控制装配精度，并在转子外径加工后进行抛光处理，减少定、转子之间的不均匀度。

1.2 降低轴瓦的发热量

由于电机的转速一定，为降低轴瓦的发热量只能通过减少轴颈来降低线速度和提高油膜质量来减少摩擦损耗。因此电机轴材质最好选择优质的合金锻造钢，并进行调质处理，调质后的轴颈处的硬度应达到140HV以上，这样不但能在强度允许的范围内最大限度地减少轴颈，还能提高轴的加工精度[3]。

在提高油膜质量上，首先根据电机转速及轴瓦承受的载荷来确定润滑油牌号，对于润滑油来说，最重要的是润滑油的粘度和粘温特性，如果粘度太低，轴瓦的承载能力就不够；如果粘度太高，则功率损耗大、运转温度高，给出了在一定线速度和载荷范围下的最小润滑油粘度，如图1所示。

图中，线速度v=πdn(d为轴颈，n为电机转速)，平均载荷P=F/BD(F为轴颈上的载荷，B为轴瓦宽度，D为轴瓦孔直径)。

在轴瓦结构上选择双油环结构，并对轴瓦进行刮研处理，使轴与轴瓦之间形成收敛的楔形间隙，运行时更有利于油膜的形成。

1.3 减少对轴瓦的热传递

电机运行时，转子产生的温升会通过轴直接传递到轴瓦上，在机座内腔内，由于定子温升产生的高温空气直接吹到轴瓦上也会造成轴瓦温度升高，因此电机在设计时要严格地控制电机温升，同时在机座内增加一个挡风装置，将轴瓦与机座内腔分开，防止机座内腔的高温空气直接吹到轴瓦上，如图2所示。

1.4 改进轴瓦结构

目前市场上电机常用的端盖式轴瓦DQY系列有A型瓦和B型瓦两种方式。其中A型瓦的整个瓦球在电机腔体外侧，更适合轴瓦的散热，但按装方式为整法兰安装，不利于电机气隙的调整，容易造成单边磁拉力造成轴瓦载荷增大；B型瓦的安装方式为半法兰安装，虽有利于电机气隙的调整，但有半个瓦球在电机腔内，不利于轴瓦的散热，两中轴瓦的结构如下图3、图4所示。

因此，自润滑电机选用了新型的DQZ系列轴瓦，该轴瓦是结合了DQY系列A型瓦和B型瓦的优点，并增大了储油室和散热面积，更有利于轴瓦温度的降低，DQZ系列的轴瓦优点有如下几个方面。

(1) 安装后整个瓦球在电机腔体外侧，更有利于轴瓦的散热。

(2) 安装法兰为半法兰结构，方便气隙的调整，减少定、转子的偏心。

(3) 瓦壳体散热面积大、储油室容量大更有利于轴瓦的散热。

(4) 双油环结构，更有利于油膜的形成。

(5) 轴瓦内侧多了一层气封圈，能有效地防止瓦腔内由于起亚不平衡产生的漏油。

DQZ系列轴瓦的结构，如图5所示。

1.5 加强轴瓦的冷却

结合我公司的以往的试验结果对比，电机尾端的轴瓦由于外风扇的间接冷却，较伸端轴瓦温度低8℃～13℃，可见风扇对轴瓦的冷却效果非常可观，因此在电机设计时，应考虑电机伸端轴瓦的冷却。可在电机的轴伸端增加一个冷却风扇，将伸端轴瓦产生的热量及时地带走，有效地降低了伸端轴瓦温度(见图2)。注意在设计伸端轴瓦冷却系统时应考虑到了冷却电机后的热风对伸端轴瓦的影响，因此在伸端增加了消音罩，不但起到了降噪的作用也将热风导向了外侧，风路图如下图6所示。

2 结语

高速自润滑电机的主要难点就是控制轴瓦温升，通过上述的方式能有效地降低轴瓦温度，以上方法不但适用于隔爆型高速自润滑电机的设计，也适用于普通高速自润滑电机的设计。

[1] 陈世坤．电机设计．北京：机械工业出版社[M]，1990．

[2] 杨万青，陈兴卫．电机实用设计技术．北京：机械工业出版社[M]，2014，8．

[3] 闻邦椿．机械设计手册．北京：机械工业出版社[M]，2010．

Temperature-Rise Control for Bearing Bush of High-Speed Self-Lubrication Flameproof High-Voltage Motor

PanXiaofengandDengKun

(1.Harbin Pharmaceutical Group Bioengineering Co.,Ltd.,Harbin 150025, China；2.Tangyuan Rural Electrification Bureau, Tangyuan 154700, China)

By analyzing the causing reason of temperature rise of high-speed self-lubrication flameproof high-voltage motor bearing, the measures such as reducing the loads on bearing bush and optimizing the shape, structural design and wind path of bearing bush are taken. Thus, temperature rise of bearing bush is reduced and operational reliability of the motor is improved.

High-voltage motor；bearing bush；temperature rise

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.05.10

TM301.4+1

B

1008-7281(2016)05-0035-003

潘晓峰 男 1987年生；毕业于东北农业大学农业电气化与自动化专业，现从事动力设备电机运行维护技术工作.

2016-08-16