YB系列防爆電機抱軸故障原因分析

馬本紅

1.故障

電機型號YB400S1-2，軸功率200kW，2011年1月后軸承端燒毀故障，累計運行時間只有400天。電機型號YB2315M-2，軸功率132kW，2011年7月后軸承端燒毀，累計運行129天。電機型號YB2400M1-2，軸功率250kW，2011年8月前后軸承壓蓋與軸燒結在一起，累計運行時間170天。

2.原因分析

（1）軸承潤滑。電機制造公司在設計上考慮了運行中軸承潤滑問題，因此電機潤滑脂加注非常方便，通過查詢電機設備維護單位潤滑脂加注記錄可知，在電機投入運行的2009年10月開始，至電機發(fā)生抱軸故障，運行的400天內，電機通過油槍加注潤滑脂10次，潤滑脂為中石化長城3#鋰基潤滑脂。潤滑脂更換時間、潤滑脂生產廠家及牌號、潤滑脂的耐溫（-10～130℃），都能滿足電機軸承潤滑要求。

（2）軸承本身故障。電機發(fā)生故障的后端軸承型號為6218（電機銘牌資料），由于受發(fā)熱影響無法觀察到軸承生產廠家，但從該電機生產商同期生產的電機選用軸承，以及電機另一端選用軸承來看，軸承選用的是NSK進口名牌優(yōu)質軸承，軸承在良好的潤滑狀態(tài)下僅運行了約9600h，而且電機軸承未直接整體損壞（保持架未散）。因此，可以排除由于軸承質量原因造成的故障。

（3）軸承壓蓋與軸頸徑向磨損。從防爆電機軸承壓蓋與軸頸徑向間隙分析，防爆電機根據(jù)國家標準（GB 3836.2—2010）的要求，必須保證電機在內部發(fā)生電氣火花情況下，通過止口密封、運動部分通往外部的間隙冷卻作用，確保不引燃電機外部易燃易爆介質。為此，電機生產商在電機軸承壓蓋與軸頸配合選配上相當嚴格，間隙過小易造成電機運行中出現(xiàn)刮蹭，間隙過大不能滿足國標電機防爆要求，標準要求為K＞0.05mm（電機轉子與軸頸配合單邊最小間隙）、m≤0.26mm（電機轉子與軸頸配合單邊最大間隙）。以上述抱軸的YB400S1-2型電機為例，修理時測量，該防爆電機未損壞的另一端軸承壓蓋與軸頸徑向配合間隙（直徑方向）0.32mm，理想狀態(tài)下單邊間隙也不過0.16mm。

再從軸承座孔與壓蓋座孔同軸度原因分析，電機軸承壓蓋在加工時，為保證壓蓋止口與軸孔的同軸度，要求在一次裝夾工序中完成。端蓋座孔與壓蓋止口采用過渡配合，當相互配合時存在間隙時（座孔尺寸為Φ160.05mm，標準值Φ160mm），會帶來圖1中K的間隙進一步減小。

（4）軸承配合。電機采用6218軸承支撐，軸承徑向游隙為 0.01～0.03mm， 軸 頸 為Φ80.015mm（軸頸另一端實測值），座孔尺寸為Φ160.05mm（實測值），直徑方向累計間隙為0.045～0.065mm。

（5）轉子振動。電機軸彎曲會造成軸承壓蓋與配合軸頸間隙發(fā)生變化，而且轉子彎曲及不動平衡造成電機轉子在運行中振動加大，轉子彎曲造成的間隙減小與振動位移，對配合間隙失效的作用是相互的。電機設備檢維修中電機轉子最大彎曲＜0.04mm，軸頸橢圓度一般＜0.005mm，該電機軸嚴重變形，原始數(shù)據(jù)無法得到，查閱電機發(fā)生故障前的技術資料，日常檢測電機位移值為0.023mm（標準值＜0.06mm），雖然在標準范圍內，但因泵流量瞬時不穩(wěn)定等原因造成的短時間振動加大，仍可能帶來軸承壓蓋與配合軸頸發(fā)生刮蹭摩擦的風險增大。應嚴格控制電機振動值。

3.電機抱軸故障結論

對故障電機進行拆檢及參照類似故障檢修技術資料分析得出，該電機軸承抱軸故障是由壓蓋與轉子軸頸相互摩擦發(fā)熱，帶來軸承潤滑脂高溫失效，軸承在潤滑不良的狀態(tài)下運行，軸承磨損造成壓蓋與轉子軸頸相互摩擦變得更加嚴重，最終導致了軸承壓蓋與軸頸高溫粘結在一起，造成電機過載保護跳車。

查閱相關數(shù)據(jù)，因該電機軸承配合原因造成剩余游隙0.045～0.065mm，使單邊間隙減小0.013～0.028mm；運行中轉子彎曲及剩余不平衡量造成的振動位移0.023mm，運行中單邊間隙可減小0.036～0.041mm，還有軸承座孔與壓蓋孔配合同軸度差引起的單邊間隙減小。累積誤差已接近電機軸承壓蓋與軸頸單邊最小間隙0.05mm的標準值，運行中就會發(fā)生軸頸與軸承壓蓋徑向摩擦，造成電機抱軸故障。

4.如何避免電機抱軸故障

（1）嚴格控制端蓋座孔、軸承配合軸頸的尺寸公差，對于磨損超差的配件進行修理時，嚴格控制尺寸及形位公差。

（2）嚴格控制軸承座孔與壓蓋孔的同軸度。

（3）測量電機轉子的彎曲度，必要時做動平衡，確保轉子運行中振動控制在標準內。

（4）保證設備對中標準，避免因外力造成電機轉子運行中振動。與生產單位結合，確保機泵運行不抽空也很有必要。