引起發電機溫度升高或過熱的原因是什么？



摘要：在發電機使用過程中，發電機繞組和鐵芯經常過熱，這不僅會影響發電機的工作效率，還會大大降低發電機的使用壽命，導致發電機軸承溫度明顯高于或超過正常值。因此，澄清發電機溫度異常的原因和處理方法尤為重要。為了解決發電機的高溫故障，我們應該從實際出發，首先找出原因，然后根據具體原因進行處理，以避免鐵芯燒壞。



一、發電機高溫常見故障原因



1、未按技術條件運行

如果定子電壓過高，鐵損會增加；如果負載電流過大，定子繞組的銅損會增加；如果頻率過低，冷卻風扇的轉速會減慢，影響發電機的散熱；如果功率因數過低，轉子勵磁電流會增加，導致轉子發熱。檢查監控儀器的指示是否正常。如果不正常，應進行必要的調整和處理，以便發電機能夠按照規定的技術條件運行。

2、三相負載電流不平衡

過載的一相繞組會過熱；如果三相電流之差超過額定電流的10%，則屬于嚴重的鯰相電流不平衡。三相電流不平衡會產生負序磁場，從而增加損耗，導致磁極繞組、套圈等部件加熱。應調整三相負載，以盡可能平衡每相電流。

3、風道堵塞

風道被灰塵堵塞，通風不良，導致發電機散熱困難。應清除障礙物，拆下電機，徹底吹清風道，清除風道內的灰塵和油污，使風道暢通無阻。

4、冷卻器堵塞

如果進氣溫度過高或進水溫度過高，冷卻器會堵塞。冷卻器內的堵塞物應降低進氣或進水溫度。在故障排除之前，應限制發電機的負載，以降低發電機的溫度。

5、潤滑脂注射錯誤

如果軸承中添加的潤滑脂太多或太少，應按規定添加潤滑脂，通常為軸承室的1/2~1/3（如果速度較低，則取下上限，如果速度較高，則取下下限），并且不應超過軸承室的70%。

6、軸承磨損

如果磨損不嚴重，軸承局部過熱；如果磨損嚴重，定子和轉子之間可能會發生摩擦，導致定子和轉子避免過熱。檢查軸承是否有噪音。如果發現定子和轉子之間的摩擦，應立即停止維修或更換軸承。

7、絕緣損壞

定子鐵芯的絕緣損壞會導致片間短路，增加鐵芯的局部渦流損失并加熱，嚴重時會損壞定子繞組。應立即停機進行維修，也可送發電機租賃制造商進行維修。
8、導線斷裂

定子繞組的并聯導線斷裂，增加了其它導線的電流并產生熱量。應立即停機進行維修。

9、功率因素低

負載功率因數過低，調整負載，使勵磁電流不超過額定值。

發電機軸承運轉導致溫度升高



當軸承旋轉過快時，由于相互運動，內圈和外圈之間會產生摩擦，產生熱量。如果不考慮能量損失，軸承和轉子之間的摩擦力等于產生的熱量。

根據物理公式

Q=W=μNs

μ摩擦系數取決于接觸面的粗糙度。對于發電機來說，它與滾珠和滾柱之間的粗糙度有關。軸承完工出廠后，已確定其粗糙度。降低摩擦系數的方法只能在軸承和滾柱之間添加潤滑油；

N是軸承所承受的壓力；

s是由軸承半徑、轉速、運行時間決定的軸承運動的相對距離。

軸承承受的壓力由兩部分組成，一部分是分布在軸承上的轉子重力，另一部分是旋轉過程中轉子產生的離心力。離心力的產生主要是由于轉子重心和軸承重心不能完全重合造成的。

離心力計算公式

F離=ω2r



ω——轉子轉速，

r——軸承中心轉子重心偏差距離。

從公式上可以看出，轉子的速度和兩個中心之間的偏差距離是影響離心力大小的主要因素。由于離心力方向的不確定性，軸承承受的壓力稱為定期變化。但是，當軸承內圈和外圈之間的間隙和運動量大于設計值時，內圈和外圈之間存在異常摩擦，導致軸承在X軸上產生壓力，從而增加軸承的總應力值，增加熱量。發電機軸承的外圈與發電機外殼相連，軸承產生的熱量通過傳導向外擴散，但潤滑油充滿軸承內部。如果潤滑油的傳熱效果不好，也會影響熱量的擴散，導致軸承溫度升高。



外部因素導致溫度過高



1、零件損失產生的熱量。

在發電機工作狀態下，定子或轉子的銅消耗、鐵消耗、機械損耗和附加損耗等零件不可避免地會磨損，從而提高發電機軸承的溫度。轉子電路的銅消耗包括轉子銅繞組的電阻和串聯繞組的電阻，勵磁電路的銅消耗勵磁繞組的銅電阻和外串的調節電阻。

計算公式為：

PCu=PCus+PCuf=Is2xRs+If2x(Rf+Rp)

其中：Is——轉子回路的總電流；

If——勵磁繞組電路的總電流；

Rs——轉子電路的總電阻；

Rf——勵磁繞組的總電阻；

Rp——外串的調節電阻；

在電機設計完成后，上述物理量中轉子電路的總電阻、勵磁繞組的總電阻和外串的調節電阻是固定的。因此，電機的銅消耗主要取決于勵磁電路的電流和轉子電路的電流。

同樣，鐵耗主要由渦流損失和磁滯損失兩部分組成。影響因素包括磁通交變頻率和磁密度值。機械損失是由于碳刷和換向器之間的摩擦，以及轉子旋轉時與空氣之間的摩擦造成的損失；額外損失是指除上述損失以外的其他原因造成的損失。額定損失的0.5%-1.0%通常用作額定損失。簡言之，發電機的銅耗、鐵耗和機械損失都有可控的影響因素。這些損失可以通過技術手段減少，從而減少熱量的產生。

2、發電機水冷器散熱。

發電機的冷卻方式包括空氣冷卻、空氣冷卻和水套冷卻。發電機冷卻裝置在吸收熱量的同時向外界散發熱量，這也是軸承溫度升高的原因之一。以水冷器為例。水冷器通過冷卻液將熱量排除在機艙之外，同時從發電機中吸收熱量，降低發電機溫度。理想情況下，水冷器吸收的熱量等于冷卻液吸收的熱量。然而，在實際工作中，水冷器吸收的熱量與冷卻液流量成正比，這與冷卻液的傳導系數和散熱器的表面積有關。水冷器吸收的熱量也與冷卻液吸收的熱量之間的差異有關

3、發電機外殼散熱對軸承的影響。

除了冷卻裝置，發電機的熱量還通過電機外殼向外部散熱。根據熱輻射相關公式，發電機外殼向外界輻射的熱量與發電機外殼的空氣流量、外殼與空氣溫差、空氣吸熱能力和外殼灰度有關。如果發電機外殼的散熱受阻，包括軸承在內的內部結構溫度將升高。



四、處理措施



根據軸承溫度升高的熱源分析和長期工作經驗，可從以下幾個方面控制和預防軸承溫度升高引起的系統故障：

1、潤滑油的性能決定了滾珠與滾柱之間的摩擦系數，更換質量較好的潤滑油，可以有效地減少摩擦產生的熱量。

對于選定的潤滑油品牌，其性能已經固定，但在使用過程中可能會造成污染，降低其性能。在這種情況下，應及時檢測，并定期更換或補充潤滑油，以最大限度地減少軸承部件的摩擦系數，減少熱量的產生。

2、提高發電機安裝質量。

發電機轉子重心與軸承重心之間的偏差距離是影響軸承壓力的重要因素。通過提高發電機安裝質量，減少偏差，確保軸承內圈和外圈之間的間隙和運動量符合設計值，減少軸承運行引起的熱量產生。

3、發電機產生的熱量取決于轉子回流電流、勵磁電路電流、發電機轉速和硅鋼片的質量。

當電壓固定時，電流的大小取決于電路中的電阻。電阻的大小與材料的性能、長度和橫截面積有關。當材料確定且厚度一致時，材料的長度成為影響電阻的決定性因素。如果長度是通過質量來衡量的，發電機組件的質量降低可以有效地減少發電機的熱量產生。