潛水電機(jī)分類

潛水電機(jī)按GB/T 2818-2002 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，主要分為充油式、充水式、干式、屏蔽式四種種其中：

1.充油式潛水電機(jī)內(nèi)部充滿機(jī)械油，兩端用滾動軸承支撐，上部采用硬質(zhì)合金作為機(jī)械密封，它能在含泥砂較大場合使用，同時也可供傾斜、水平使用。

2.充水式電機(jī)分為普通型潛水電機(jī)和特種潛水電機(jī)其主要耐磨部位采用進(jìn)口材質(zhì)（導(dǎo)軸承、止推軸承等），它具有能承受高推力及高耐磨性等特點(diǎn)。

3.干式潛水電動機(jī)，干式結(jié)構(gòu)的電動機(jī)，內(nèi)腔充滿空氣，與陸用電動機(jī)相似，結(jié)構(gòu)簡單。

4.屏蔽式潛水電動機(jī)，電動機(jī)定子由非磁性不銹鋼制作的薄壁屏蔽套、端環(huán)和機(jī)殼組成的密封室嚴(yán)密封閉，內(nèi)充填固體填充物 。

隨著市場對潛水電泵流量及揚(yáng)程不斷增大的需求， 與之配套的電機(jī)功率也逐漸增大， 如仍釆用低壓電機(jī)驅(qū)動， 與之對應(yīng)的大電流、大電纜等也隨之而來， 而電纜本身的重量對其布線和固定帶來較大不便， 電纜增大的同時也對引出電纜的密封增添了困難。

這是專門為抽取地下水的水泵配套而設(shè)計的潛水電機(jī)，由于井口直徑的關(guān)系，電機(jī)的外徑要受到一定的限制，所以采用細(xì)長的結(jié)構(gòu)，目前常用的品種有100、150、175、200、250、300、400系列，功率從0.75kW到410kW不等。這種潛水電機(jī)多為充水式，即電機(jī)內(nèi)部充滿潔凈的清水。?

由于該電機(jī)被應(yīng)用在礦井、河流和沼澤等地方，所以對電機(jī)沒有過多的尺寸限制，根據(jù)與泵的組合方式可分成軸伸向上式和軸伸向下式。?

另外，根據(jù)電機(jī)內(nèi)所充填的物質(zhì)不同，又將分為以下幾種：?

a.充水式：在電機(jī)內(nèi)腔充滿清水。?

b.充油式：在電機(jī)內(nèi)腔充滿具有絕緣和潤滑性能的油?

c.干式：在電機(jī)內(nèi)部封入空氣或其它保護(hù)氣體。?在上述的各種類型的潛水電機(jī)中，與一般陸用電機(jī)的不同點(diǎn)是絕緣方式、軸承結(jié)構(gòu)和密封方法，以下概述其特點(diǎn)。?

因為此種電機(jī)在內(nèi)部充滿著水，所以被廣泛用于深井提水，煤礦排水，一般上水管道及建筑設(shè)備內(nèi)的抽水裝置中。這種電機(jī)的獨(dú)特之處在于它的絕緣方法和軸承形式。??

1.耐水絕緣方式?

耐水絕緣方式有以下幾種類型：?

a.耐水絕緣線型?

其繞組是在一般的銅絲外包耐水性良好塑膠材質(zhì)而制成的電磁線，亦即采用了電磁線本身絕緣的方式，用于絕緣的材料有聚乙烯和聚氯乙烯和聚四氟，近年來聚氯乙烯型已很少使用，一般情況常溫20?C水溫用聚乙烯型繞組線，60-80℃水溫用交聯(lián)聚乙烯型，而對于高溫水型，采用聚四氟型繞組線。?

b.耐水絕緣型?

定子繞組部位被耐水絕緣樹脂做了造形，以此來保護(hù)電機(jī)的電氣部分，尤其適用于小型潛水電機(jī)，耐水絕緣樹脂必須滿足下列主要技術(shù)條件：?????

（1）吸濕性低；?????

（2）與結(jié)構(gòu)件有良好的附著性能。?????

（3）對其它結(jié)構(gòu)件的材料無任何不良影響。?????

（4）能隨繞組等構(gòu)件一起膨脹或收縮，鑒于以上種種要求，認(rèn)為采用環(huán)氧樹脂材料較為理想。?

c.屏蔽式?

它原是為化工行業(yè)和原子能利用等設(shè)備而開發(fā)的一種潛水電機(jī)，然而隨著生產(chǎn)水平的提高，近年來在小排量的眾多的潛水電機(jī)中，也被選用了，現(xiàn)在已成為拖動深、淺井抽水泵的一種通用潛水電機(jī)，其結(jié)構(gòu)是在定子內(nèi)側(cè)設(shè)置了極薄的圓筒稱為屏蔽套，為的是保護(hù)電機(jī)的電氣部分，它與水的絕緣靠電機(jī)外殼和屏蔽套來定成，而耐熱絕緣由在其內(nèi)部充入的環(huán)氧樹脂等絕緣材料承擔(dān)，這種電機(jī)的電氣部分與水不直接接觸，這一點(diǎn)與前面的兩種型式有著很大的不同，在這一類型的電機(jī)中，一般使用普通的漆包線作為繞組線，而屏蔽套采用厚度0.15-0.25左右的奧式體不銹鋼材料，以降低屏蔽套內(nèi)的渦流損耗，由于屏蔽套的存在，這種電機(jī)氣隙比其它類型的電機(jī)氣隙要大，因此功率因數(shù)要受到影響。?

2.水潤滑軸承?

在充水式潛水電機(jī)中，軸承是靠充滿在電機(jī)內(nèi)部的清水來潤滑的。由于水與一般的潤滑油有所不同，其潤滑作用非常低，已達(dá)到了臨界潤滑的狀態(tài)，所以作為軸承必須選用與水相配合的結(jié)構(gòu)和材料，尤其是推力軸承，為承受水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的巨大的推動，其承載能力要比較大，這樣，不僅對電機(jī)本身而且對潛水電泵也是有利的，因此目前已有各種型式的軸承結(jié)構(gòu)和材料被相繼開發(fā)出來。?

a.導(dǎo)軸承

也稱軸瓦，在電機(jī)中起扶正轉(zhuǎn)子的作用，受力相比止推軸承小，目前選用的材料有多種，包括錫青銅、石墨、Ferobestos復(fù)合材料、FM等，結(jié)構(gòu)上銅軸瓦，采用內(nèi)部拉三個直槽，石墨和Ferobestos軸瓦，內(nèi)部加兩道螺旋槽，以增強(qiáng)冷卻效果，在小功率電機(jī)一般一側(cè)用一個軸瓦，大功率電機(jī)采用雙瓦結(jié)構(gòu)螺旋指一正一反配對使用。?

b.止推軸承?

止推軸承分為整體式和分塊調(diào)心式兩種結(jié)構(gòu)。整體式用于小功率電機(jī)，主要用在100、175系列200、250系列小功率電機(jī)中，滑板采用3Cr₁₃淬火處理，止推用DAP，D23和石墨、聚四氟乙烯材料，用DAP塑料較多，其優(yōu)點(diǎn)是價格低，便于大批量生產(chǎn)。?

分塊調(diào)心式結(jié)構(gòu)用于200系列以上電機(jī)，它的承載壓力要比整體式止推軸承高很多，其制造過程也比較復(fù)雜，所使用對磨材料常用有兩種形式，一是不銹鋼對石墨，用在功率較大的電機(jī)中，二是Ferobestos對錫青銅這是目前用的比較多的方式。?

原則上講，將充水式潛水電機(jī)使用在冷卻條件較差的環(huán)境中，是不合適的，此時應(yīng)使用充油式潛水電機(jī)。用來拖動建筑、污水排放設(shè)備中使用的排污泵的潛水電機(jī)，由于電機(jī)外殼被附著物埋匿，負(fù)載發(fā)生變化等原因，定子繞組應(yīng)使用具有耐濕熱性能的漆包線，并且在電機(jī)內(nèi)封入了耐熱性能良好的絕緣材料，以防周圍的水進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔。?????這類電機(jī)工作當(dāng)中，有時全部在水中工作，有時可能露出水面，因此為防止電機(jī)溫升過高，而在電機(jī)內(nèi)裝有溫度繼電器，它在電機(jī)內(nèi)溫升過高時切斷電源。?

在這種電機(jī)中選擇軸密封的方式是與選擇絕緣方法同等重要，水泵所抽出的水是各種各樣的，為切實(shí)防止水從電機(jī)軸伸處進(jìn)入電機(jī)，一般都采用機(jī)械密封，重要的是對滑動部件和密封材料，要選用與所排放的水相適宜的材質(zhì)，軸承一般是滾動軸承，它靠封入的油來潤滑，同時它還必須能夠承受軸向載荷。?五??干式潛水電機(jī)?

在建筑施工中，抽、排水所使用的潛水電機(jī)，通常是可以移動的?而且是在抽、排泥漿水等惡劣條件下使用，因此，要求電機(jī)制造的即輕巧又方便維護(hù)、檢查，并且具有較高的耐熱性能，為此，電機(jī)是干式的（既不充水也不充油），采用B級或F級絕緣，通常也在電機(jī)中裝入溫度繼電器，當(dāng)溫度出現(xiàn)異常時，自動停機(jī)。

1.在井中含砂量大的情況下，應(yīng)特別注意在水泵運(yùn)行中，一直運(yùn)行到井中的水沒有混濁現(xiàn)象為止，這樣才能停泵。否則的話，砂粒停集在葉輪的后蓋板上，再次啟動時，水泵啟動不起來。進(jìn)一步運(yùn)行的話，會燒毀電機(jī)。這種現(xiàn)象，往往發(fā)生在市場中水井洗井不徹底的情況，這時，一定要讓電機(jī)一直運(yùn)行到井中的水沒有混濁現(xiàn)象為止，才能停機(jī)。

2.潛水電機(jī)定子繞組的絕緣電阻為零，但電泵仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象只能出現(xiàn)在星形聯(lián)接的潛水電機(jī)上。因電機(jī)星形點(diǎn)包扎不好時，定子繞組對地絕緣為零，所以雖然電動機(jī)表現(xiàn)為接地狀態(tài)，也不會出現(xiàn)電動機(jī)電流增大等一些異?，F(xiàn)象，電泵仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但不能滿足電氣安全操作規(guī)程的要求。遇到這種情況，也應(yīng)將電泵提出井外拆機(jī)檢查，將星形點(diǎn)重新包扎好，使電動機(jī)定子繞組的絕緣電阻值回升到規(guī)定值以上后，再重新投入運(yùn)行 。

干式潛水電機(jī)為全干式密封結(jié)構(gòu)，主要用于裝配下泵式潛水泵。

干式潛水電機(jī)內(nèi)部充滿空氣，與普通防護(hù)式三相異步電機(jī)相似。電動機(jī)軸伸端采用動態(tài)機(jī)械密封來有效防止水分和潮氣進(jìn)入電動機(jī)內(nèi)部，以保持電動機(jī)的內(nèi)腔干燥。有的干式潛水電機(jī)下部帶有一個氣室，當(dāng)電機(jī)潛入水中時，氣室內(nèi)的空氣受到水壓力的作用被壓縮，氣壓升高，形成一個氣墊結(jié)構(gòu)或空氣密封結(jié)構(gòu)，從而防止水分進(jìn)入潛水電機(jī)內(nèi)部，使電機(jī)得到雙重保護(hù)，運(yùn)行可靠大大提高。其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:

(1)干式潛水電機(jī)內(nèi)部除繞組絕緣需要加強(qiáng)防潮處理及放置濕度監(jiān)測器之外，電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的處理方式與普通三相異步電機(jī)基本相同。

(2)軸伸端機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的可靠性是影響干式潛水電機(jī)壽命的關(guān)鍵因素。由于干式潛水電機(jī)常年工作于水下，因此電機(jī)的密封結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造工藝和安裝要求都比較高。

(3)當(dāng)干式潛水電機(jī)工作在含砂水質(zhì)或含有其它腐蝕性雜質(zhì)的液體中時，兩邊軸伸端機(jī)械密封的壽命會受到很大的影響，進(jìn)而影響干式潛水電機(jī)運(yùn)行的可靠性和使用壽命。

通過對潛水電機(jī)定子三維溫度場有限元計算及其奇異性分析，可以得到以下結(jié)論:

（1）干式潛水電機(jī)采用內(nèi)部風(fēng)冷、外部水冷的冷卻方式。由于外部水冷能迅速帶走大量熱量，因此電機(jī)定子溫升軸向分布整體呈現(xiàn)凹型。而由于定子繞組是電機(jī)主要的發(fā)熱部件，因此電機(jī)鐵心溫升軸向呈現(xiàn)出凸型分布。

（2)定子繞組溫升最高點(diǎn)出現(xiàn)在繞組上端部，最低點(diǎn)出現(xiàn)在上層繞組中部，上、下層繞組溫升相差很大。

(3)定子鐵心溫升最高點(diǎn)出現(xiàn)在定子齒中部，最低點(diǎn)出現(xiàn)在定子驪部。定子鐵心沿徑向溫度梯度很大。