探讨抽油井电机故障原因与解决对策

探讨抽油井电机故障原因与解决对策

李卫

中石化胜利油田现河采油厂李卫

摘要：抽油机电机是能量转换与动能传递的直接执行者，电机使用、维护、故障诊断、修复的重要性被提出和重视。电机故障诊断技术延长了设备的使用寿命。本文对电机日常使用过程中发生的故障及发生原因进行了分析总结，给出诊断及解决电机故障的相关措施。

关键词：电机；故障；故障诊断；预防目前油田进常用的三相异步电动机，在理想情况下的效率为90％左右，且大多功率因数小于0.4，负载率不足30％，浪费电力严重。抽油机使用的电动机工作载荷是带冲击的周期性交变载荷，与按恒定载荷设计制造的通用电动机的工作特征不匹配。通用电动机的机械特征是硬特征，在运行过程中其转速随载荷变化不大，而抽油机的交变载荷增加了电动机的电动损耗，再加上选择的抽油机与实际需要不匹配，再加上野外工作环境复杂，电机故障率很高，严重影响了生产。本文通过分析判断抽油机电机具体故障所在，综合制定相应解决措施，实现其经济运行。

1电机启动方面的故障分析当通电后电机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟，可能是电源未通或者是熔断器熔丝熔断，应立即检查电源开关回路、熔丝、接线盒处是否有断点。如果熔丝熔断，应立即查明原因并更换熔丝；也有可能是电机已经损坏，那就需马上检查电机并修复。当电机起动困难，带额定负载时，电机转速低于额定转速较多的时候，可能是电源电压过低，应马上测量电源电压并改善电压情况；也可能是笼形转子开焊或断裂，应直接检查开焊和断点并修复。电机过载会导致电机起动困难，应该马上减载，减少电机压力。绕组首尾端接错时或绕组有匝间短路、线圈反接等故障，会导致电机空载电流不平衡，三相相差大，也可能是电源电压不平衡引起的。可通过检查绕组并修正，消除绕组的故障，测量电源电压，设法消除不平衡。电机启动后过热，甚至冒烟时，可能是电源电压过高，使铁芯发热大大增加，也可能是电源电压过低，电机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热，还有定子、转子铁心碰擦，电机过载或频繁起动导致的发热，环境温度高，电机表面污垢多，或通风道堵塞，笼形转子断条，定子绕组故障，电机风扇故障，通风不良等等原因都会引起电机的过热或冒烟，从而影响电机的寿命，应马上降低电源电压；若是电机Y、△接法错误引起，则应改正接法，提高电源电压或换相供电导线，来消除电机的过热现象，还需要消除擦点，减载，按规定次数控制起动。检查并消除转子及定子绕组故障，也是预防和消除电机过热和冒烟的办法。

2电机机械故障的分析与处理异步电动机定子、转子之间气隙很小，由于轴承损坏、轴弯曲以及轴承严重超载及端盖内孔磨损或端盖止口与机座止口磨损变形，使机座、端盖、转子三者不同轴心等原因致使定子、转子碰擦。出现这种故障时，电机运转电流增大，并发出“察察”声，容易引起铁芯温度急剧上升，烧毁槽绝缘、匝间绝缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁芯倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。如发现此种情况时应及时更换轴承、对端盖进行更换或刷镀处理。属于电机本身引起的振动，多数是由于转子动平衡不好，以及轴承不良，转轴弯曲，或端盖、机座、转子不同轴心，或者电机安装地基不平，安装不到位，紧固件松动造成的。振动会产生噪声，还会产生额外负荷，从而缩短电机寿命。

3电源电压不正常当电源电压偏高时，根据电磁转矩公式：式中：c为电机转矩常数；S为转差率；几为转子绕组电阻；ul为电源电压；人为定子绕组频率；戈2为转子在电机刚起动时的感抗值。以及电磁转矩物理表达式：由以上两公式可知，电源电压偏高时，电磁转矩T增大，转子电流增大，电机会过分发热；而且过高的电压还会危及电机的绝缘材料，使其有被击穿的危险。当电压过低时，根据电磁转矩公式可知电机产生的电磁转矩就会大大降低，转子转速就会降低，导致转子与定子磁场的相对速度变快，转子内感应电动势增大，使转子电流增大，就会造成电机过分发热，时间长则会影响电机寿命。当电机满负荷运行时，三相电源各相间电压之间的差值不应大于额定值的士5%，电流的不平衡度不得超过额定电流的10%，且交流电的频率为（50士0.5）Hz，从而保证其出力不变。

4电机绕组问题4.1绕组接地绕组接地多因电机受潮且尚未烘干就投人使用而导致的；电机在有腐蚀性气体的环境中工作，或金属异物和有害粉末等进人电机绕组内部也会造成绕组接地。绕组接地会造成该绕组的电流过大，引起局部过热，严重时能烧坏绕组或造成相间短路，使电机无法工作；还会使机壳带电，易造成触电事故。为防止此类事故发生，要求电机外壳必须可靠接地，或者加装电机漏电保护装置。电机出现绕组接地故障后，应仔细观察绕组损坏情况，除绝缘已经老化、枯焦发脆外，一般都可以进行局部修理。经验表明，绕组接地经常发生在绕组伸出槽外的交接处，这时可在故障处用绝缘纸插人铁芯与绕组之间，再用绝缘带包扎好并涂上绝缘漆进行烘干即可。如果接地点在铁芯槽内时，若绕组的上层绕匝绝缘损坏，可以打出槽楔、修补槽衬并抬出上层绕匝进行处理；若故障点在槽底，或者多处绝缘损坏，因局部修理工作量较大，且在修理中易将绕组的绝缘损坏，最好的办法是更换绕组。

4.2绕组短路匝间短路易在线圈的端部造成几匝或几组烧焦，相间短路常爆断，熔断处有很多导线，附近有很多熔化的铜屑，而其他线圈组或另一端均无烧焦的痕迹。不论哪一种短路，都会引起某一相或两相的电流增大，引起局部发热，致使绝缘老化或烧焦，损坏电机。出现绕组短路时，若短路点在槽外，修理并不困难，将绕组加热软化后小心撬开故障处的线包，用绝缘纸衬垫好，绑好端部并涂上绝缘漆进行烘干即可。当发生在槽内时，若线圈烧损不严重，可将该槽线圈稍加热软化后翻出受损部分，换上新的绝缘纸，将线圈受损的部位用薄的绝缘带包好并涂上绝缘漆进行烘干，用万用表、兆欧表检查，证明已修补好后，再重新嵌人槽内。

4.3转子绕组断路该类故障可根据电机转动情况加以判断，通常表现为转速变慢、转动无力、定子三相电流增大和有“嗡嗡”声等现象，有时还不能起动。这时可以在定子绕组中通人三相低压电源，然后转动电机轴，观察定子三相电流是否稳定。如果三相电流有较大的波动，则说明转子绕组有断路的地方。发生转子绕组断路时，要先抽出转子查出断路的部位，一般使用断条侦察器等专用设备来确定断路部位。对于鼠笼式转子，当转子绕组断条已不能使用时，要将铸铝熔化后再重新灌铸，或换成紫铜条；对于绕线式转子的修理则与修理定子绕组一样，只是修好后必须在绕组两端用钢丝打箍。

参考文献：[l]曹勇.电动机轴承故障分析与改进.西北电力技术，2004，5：71一72.