“溫升”是衡量和評價(jià)供水系統水泵電機發(fā)熱程度的重要參數,供水系統水泵電機額定負載時(shí)熱平衡狀態(tài)下測得。終端客戶(hù)感知電機好壞,慣常做法就是摸電機,看殼體溫度如何,雖不準確卻也大體把脈了電機溫升狀況。
供水系統水泵電機發(fā)生故障時(shí),最為顯著(zhù)的初始特征就是“手感”溫升異常:“溫升”突然增大或超過(guò)正常工作溫度。這時(shí)若能及時(shí)采取措施,至少可以避免大的財產(chǎn)損失,甚至躲過(guò)一場(chǎng)災難。
供水系統水泵電機溫升
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(shí)發(fā)熱引起。運行中的電機鐵芯處在交變磁場(chǎng)中會(huì )產(chǎn)生鐵損,繞組通電后會(huì )產(chǎn)生銅損,還有其它雜散損耗等,這些都會(huì )使電機溫度升高。
電機在發(fā)熱的同時(shí)也會(huì )散熱,當發(fā)熱與散熱相等時(shí)即達到平衡狀態(tài),溫度不再上升而穩定在一個(gè)水平上,也就是我們常說(shuō)的熱穩定。
當發(fā)熱增加或散熱減少時(shí)都會(huì )打破平衡,使溫度繼續上升,擴大溫差,我們就必須增采取散熱措施,使電機在另一個(gè)較高的溫度下再度達到新的平衡。但這時(shí)的溫差即溫升已比以前增大了(公眾號:泵管家),所以說(shuō)溫升是電機設計及運行中的一項重要指標,標志著(zhù)電機的發(fā)熱程度,在運行中,如電機溫升突然增大,說(shuō)明電機有故障,或風(fēng)道阻塞或負荷太重。
溫升與氣溫等因素的關(guān)系
對于正常運行的電機,理論上在額定負荷下其溫升應與環(huán)境溫度的高低無(wú)關(guān),但實(shí)際上還是與環(huán)境溫度、海拔等因素有一定關(guān)系。
● 當氣溫下降時(shí),由于繞組電阻下降,銅耗會(huì )減少,因此正常電機的溫升會(huì )稍許降低。
● 對自冷電機,環(huán)境溫度每增10℃,溫升會(huì )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(wú)論電機設計者還是使用者都應該清楚該問(wèn)題。
● 空氣濕度每高10%,因導熱條件會(huì )改善,溫升可降0.07~0.4℃??諝鉂穸仍黾拥耐瑫r(shí)又衍生出另一個(gè)問(wèn)題,就是電機非運行狀態(tài)下的防潮問(wèn)題,針對于溫熱環(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)境工況設計和維護。
● 電機在高海拔環(huán)境運行時(shí),海拔以1000m為標準,每升100m,溫升增加其極限值的1%。該問(wèn)題是設計人員必須考慮的問(wèn)題,我們型式試驗的溫升值并不能完全代表實(shí)際運行狀態(tài),也就是說(shuō)對于高原環(huán)境電機,應通過(guò)實(shí)際數據的積累,適度提高其指標裕度。
溫升與溫度
對于供水系統水泵電機生產(chǎn)廠(chǎng)家,更關(guān)注電機的溫升,但對于電機使用終端客戶(hù),則更直觀(guān)的關(guān)注電機溫度;一臺好的電機產(chǎn)品,應同時(shí)兼顧溫升與溫度,確保電機的性能指標及壽命符合要求。
某一點(diǎn)的溫度與參考(或基準)溫度之差稱(chēng)為溫升。也可以稱(chēng)某一點(diǎn)溫度與參考溫度之差。電機某部件與周?chē)橘|(zhì)溫度之差,稱(chēng)電機該部件的溫升;溫升是一個(gè)相對值。
耐熱等級
在允許的范圍內及其所分的等級即電機的耐熱等級。如果超過(guò)這個(gè)限度,絕緣材料的壽命就急劇縮短,甚至會(huì )燒毀。這個(gè)溫度限度,稱(chēng)為絕緣材料的允許溫度。
電機溫升限度
電機在額定負載下長(cháng)期運行達到熱穩定狀態(tài)時(shí),電機各部件溫升的最高允許極限,稱(chēng)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(guān)的角度分析,電機的實(shí)際溫度對軸承、潤滑脂等有直接的關(guān)系,所以,應綜合考量這些關(guān)聯(lián)因素。
電機負載運行時(shí),從盡量發(fā)揮它的作用出發(fā),所帶負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(huì )越大,電機溫度就會(huì )越高。我們知道,電機內耐溫最薄弱的東西是絕緣材料,如漆包線(xiàn)。絕緣材料耐溫有個(gè)限度,在這個(gè)限度內,絕緣材料的物理、化學(xué)、機械、電氣等各方面性能都很穩定,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,系指電機在設計預期壽命內,運行時(shí)繞組絕緣中最熱點(diǎn)的溫度。根據經(jīng)驗,在實(shí)際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會(huì )長(cháng)期達設計值,因此一般壽命在15~20年。如果運行溫度長(cháng)期接近或超過(guò)材料的極限工作溫度,則絕緣的老化會(huì )加劇,壽命也會(huì )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(shuō)關(guān)注電機溫升指標的同時(shí)應充分考慮電機的實(shí)際運行工況,按照工況的嚴酷程度,預留足夠的設計裕度。
絕緣系統
供水系統水泵電機電磁線(xiàn)、絕緣材料、絕緣結構的綜合應用實(shí)體,與制造工藝裝備、技術(shù)指導文件緊密相關(guān),是工廠(chǎng)最為機密的技術(shù)。在電機安全評價(jià)中,將絕緣系統作為一項關(guān)鍵的綜合評價(jià)對象。
絕緣性能
絕緣性能是電機非常關(guān)鍵的性能指標,綜合反映了電機的安全運行性能和設計制造水平。
在電機方案設計環(huán)節,首要考慮的是采用怎樣的絕緣系統,該絕緣系統是否與工廠(chǎng)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(jìn)的絕緣系統也制造不出絕緣性能可靠的電機來(lái)。
這些問(wèn)題我們必須兼顧
● 電磁線(xiàn)選擇的符合性。電機電磁線(xiàn)的選擇應與電機絕緣等級相匹配;對于變頻調速電機還要考慮電暈對電機的影響。實(shí)際經(jīng)驗證實(shí),厚漆膜電機線(xiàn)可以適度包容電機溫度以及溫升的一些影響,但電磁線(xiàn)的耐熱等級更重要。這是不少設計人員容易錯覺(jué)的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。
● 復合材料的選擇必須嚴格控制。在一個(gè)電機廠(chǎng)檢查時(shí)發(fā)現,因材料短缺的問(wèn)題,生產(chǎn)工人會(huì )用低于圖樣要求的材料代用,這種代用導致電機存在極大的質(zhì)量隱患。
● 對于軸承系統的影響。電機溫升是一個(gè)相對值,但電機溫度則是一個(gè)絕對值,電機溫度較高時(shí),通過(guò)軸直接傳到軸承的溫度會(huì )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,則電機很容易出現軸承系統問(wèn)題,直接導致電機故障,甚至是致命性的匝間或過(guò)載。
● 電機的使用工況。是電機設計初期必須考慮到的問(wèn)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(shí)際的電機溫升要高于試驗溫升值。