“溫升”是衡量和評價供水系統(tǒng)水泵電機發(fā)熱程度的重要參數(shù),供水系統(tǒng)水泵電機額定負(fù)載時熱平衡狀態(tài)下測得。終端客戶感知電機好壞,慣常做法就是摸電機,看殼體溫度如何,雖不準(zhǔn)確卻也大體把脈了電機溫升狀況。
供水系統(tǒng)水泵電機發(fā)生故障時,最為顯著的初始特征就是“手感”溫升異常:“溫升”突然增大或超過正常工作溫度。這時若能及時采取措施,至少可以避免大的財產(chǎn)損失,甚至躲過一場災(zāi)難。
供水系統(tǒng)水泵電機溫升
溫升是電機工作溫度與環(huán)境溫度的差值,是由電機運行時發(fā)熱引起。運行中的電機鐵芯處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損,繞組通電后會產(chǎn)生銅損,還有其它雜散損耗等,這些都會使電機溫度升高。
電機在發(fā)熱的同時也會散熱,當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時即達到平衡狀態(tài),溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上,也就是我們常說的熱穩(wěn)定。
當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時都會打破平衡,使溫度繼續(xù)上升,擴大溫差,我們就必須增采取散熱措施,使電機在另一個較高的溫度下再度達到新的平衡。但這時的溫差即溫升已比以前增大了(公眾號:泵管家),所以說溫升是電機設(shè)計及運行中的一項重要指標(biāo),標(biāo)志著電機的發(fā)熱程度,在運行中,如電機溫升突然增大,說明電機有故障,或風(fēng)道阻塞或負(fù)荷太重。
溫升與氣溫等因素的關(guān)系
對于正常運行的電機,理論上在額定負(fù)荷下其溫升應(yīng)與環(huán)境溫度的高低無關(guān),但實際上還是與環(huán)境溫度、海拔等因素有一定關(guān)系。
● 當(dāng)氣溫下降時,由于繞組電阻下降,銅耗會減少,因此正常電機的溫升會稍許降低。
● 對自冷電機,環(huán)境溫度每增10℃,溫升會增加1.5~3℃。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。所以氣溫變化對大型電機和封閉電機影響較大,無論電機設(shè)計者還是使用者都應(yīng)該清楚該問題。
● 空氣濕度每高10%,因?qū)釛l件會改善,溫升可降0.07~0.4℃??諝鉂穸仍黾拥耐瑫r又衍生出另一個問題,就是電機非運行狀態(tài)下的防潮問題,針對于溫?zé)岘h(huán)境,我們就必須采取措施避免電機繞組受潮,按照濕熱帶環(huán)境工況設(shè)計和維護。
● 電機在高海拔環(huán)境運行時,海拔以1000m為標(biāo)準(zhǔn),每升100m,溫升增加其極限值的1%。該問題是設(shè)計人員必須考慮的問題,我們型式試驗的溫升值并不能完全代表實際運行狀態(tài),也就是說對于高原環(huán)境電機,應(yīng)通過實際數(shù)據(jù)的積累,適度提高其指標(biāo)裕度。
溫升與溫度
對于供水系統(tǒng)水泵電機生產(chǎn)廠家,更關(guān)注電機的溫升,但對于電機使用終端客戶,則更直觀的關(guān)注電機溫度;一臺好的電機產(chǎn)品,應(yīng)同時兼顧溫升與溫度,確保電機的性能指標(biāo)及壽命符合要求。
某一點的溫度與參考(或基準(zhǔn))溫度之差稱為溫升。也可以稱某一點溫度與參考溫度之差。電機某部件與周圍介質(zhì)溫度之差,稱電機該部件的溫升;溫升是一個相對值。
耐熱等級
在允許的范圍內(nèi)及其所分的等級即電機的耐熱等級。如果超過這個限度,絕緣材料的壽命就急劇縮短,甚至?xí)龤?。這個溫度限度,稱為絕緣材料的允許溫度。
電機溫升限度
電機在額定負(fù)載下長期運行達到熱穩(wěn)定狀態(tài)時,電機各部件溫升的最高允許極限,稱溫升限度。絕緣材料的允許溫度,就是電機的允許溫度;絕緣材料的壽命,一般就是電機的壽命。但從客觀的角度分析,電機的實際溫度對軸承、潤滑脂等有直接的關(guān)系,所以,應(yīng)綜合考量這些關(guān)聯(lián)因素。
電機負(fù)載運行時,從盡量發(fā)揮它的作用出發(fā),所帶負(fù)載即輸出功率越大越好(若不考慮機械強度)。但是輸出功率越大、損耗功率就會越大,電機溫度就會越高。我們知道,電機內(nèi)耐溫最薄弱的東西是絕緣材料,如漆包線。絕緣材料耐溫有個限度,在這個限度內(nèi),絕緣材料的物理、化學(xué)、機械、電氣等各方面性能都很穩(wěn)定,其工作壽命一般約為20年。
絕緣等級
絕緣材料的極限工作溫度,系指電機在設(shè)計預(yù)期壽命內(nèi),運行時繞組絕緣中最熱點的溫度。根據(jù)經(jīng)驗,在實際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會長期達設(shè)計值,因此一般壽命在15~20年。如果運行溫度長期接近或超過材料的極限工作溫度,則絕緣的老化會加劇,壽命也會大大縮短。
所以電機在運行中,工作溫度是壽命的主要和關(guān)鍵因素。也就是說關(guān)注電機溫升指標(biāo)的同時應(yīng)充分考慮電機的實際運行工況,按照工況的嚴(yán)酷程度,預(yù)留足夠的設(shè)計裕度。
絕緣系統(tǒng)
供水系統(tǒng)水泵電機電磁線、絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用實體,與制造工藝裝備、技術(shù)指導(dǎo)文件緊密相關(guān),是工廠最為機密的技術(shù)。在電機安全評價中,將絕緣系統(tǒng)作為一項關(guān)鍵的綜合評價對象。
絕緣性能
絕緣性能是電機非常關(guān)鍵的性能指標(biāo),綜合反映了電機的安全運行性能和設(shè)計制造水平。
在電機方案設(shè)計環(huán)節(jié),首要考慮的是采用怎樣的絕緣系統(tǒng),該絕緣系統(tǒng)是否與工廠的工藝裝備水平匹配,在行業(yè)中是領(lǐng)先還是落后。特別要強調(diào)的是量力而行最為重要,否則工藝裝備水平達不到的情況下一味追求領(lǐng)先,再先進的絕緣系統(tǒng)也制造不出絕緣性能可靠的電機來。
這些問題我們必須兼顧
● 電磁線選擇的符合性。電機電磁線的選擇應(yīng)與電機絕緣等級相匹配;對于變頻調(diào)速電機還要考慮電暈對電機的影響。實際經(jīng)驗證實,厚漆膜電機線可以適度包容電機溫度以及溫升的一些影響,但電磁線的耐熱等級更重要。這是不少設(shè)計人員容易錯覺的一個常見問題。
● 復(fù)合材料的選擇必須嚴(yán)格控制。在一個電機廠檢查時發(fā)現(xiàn),因材料短缺的問題,生產(chǎn)工人會用低于圖樣要求的材料代用,這種代用導(dǎo)致電機存在極大的質(zhì)量隱患。
● 對于軸承系統(tǒng)的影響。電機溫升是一個相對值,但電機溫度則是一個絕對值,電機溫度較高時,通過軸直接傳到軸承的溫度會更高,如果是通用型軸承,則軸承很容易失效,再加上潤滑脂的流失和失效,則電機很容易出現(xiàn)軸承系統(tǒng)問題,直接導(dǎo)致電機故障,甚至是致命性的匝間或過載。
● 電機的使用工況。是電機設(shè)計初期必須考慮到的問題,按照高溫環(huán)境測算電機的工作溫度,對于高原環(huán)境電機,實際的電機溫升要高于試驗溫升值。