電機軸電流引起的軸承損傷故障分析及防范措施

胡 煉，戴風(fēng)濤，何志剛

(中國石油股份獨山子石化分公司研究院設(shè)備研究所，新疆 獨山子 833600)

某電廠3#脫硫島脫硫風(fēng)機驅(qū)動電機型號為YKK710-6，額定功率1 800kW，額定電壓6kV，額定轉(zhuǎn)速995r/min，非聯(lián)軸端軸承型號為FAGNU240EC。

在該電機檢修期間，電氣維修人員更換電機兩側(cè)滾動軸承，在第一次更換軸承后的電機單機試車時，非聯(lián)軸端軸承有明顯異響。停機拆下軸承，發(fā)現(xiàn)軸承有跑外圈跡象。簡單處理調(diào)整間隙后繼續(xù)進行單機試車，仍存在異響。運行1h后停機，拆下軸承發(fā)現(xiàn)軸承滾道損傷嚴(yán)重。車間再次更換軸承進行單機試車，情況無改善。為找出原因，對該電機進行振動測試。

一、現(xiàn)場振動測試

對電機進行現(xiàn)場振動測試時，電機非聯(lián)軸端存在刺耳的異聲，電機聯(lián)軸端正常。采用測試儀器為VM-63便攜式測振儀、DP1500振動數(shù)據(jù)采集器、藍精靈沖擊脈沖軸承檢測儀，殼振烈度標(biāo)準(zhǔn)采用石油化工旋轉(zhuǎn)機械振動標(biāo)準(zhǔn)SHS01003-2004(功率>300kW，正常標(biāo)準(zhǔn)為≤4.5mm/s，停機標(biāo)準(zhǔn)為>11.2mm/s)，測試結(jié)果見表1。

表1 電機2011年9月17日測試結(jié)果

對測試數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)，電機非聯(lián)軸端軸承位置振動烈度與加速度總能量以及沖擊值均明顯大于電機聯(lián)軸端位置，且其沖擊值已達到?jīng)_擊脈沖軸承檢測儀指示的紅區(qū)。此測點水平振動頻譜圖中雖無明顯的軸承故障頻率，但在2 500～4 000Hz高頻出現(xiàn)明顯沖擊頻帶(圖1、圖2)，現(xiàn)場可明顯聽到該處所產(chǎn)生的高頻噪聲，因此初步判定該測點處軸承出現(xiàn)故障，且已到軸承壽命后期，建議更換軸承。

二、故障分析

為查找電機非聯(lián)軸端故障的根本原因，對換下的滾動軸承進行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈滾道面上具有無規(guī)律分布的許多軸向條狀凹坑，邊緣倒角處損傷最嚴(yán)重，且有燒灼痕跡，明顯是由電機軸電流引起的軸承損傷。

圖1 電機聯(lián)軸端水平方向振動頻譜圖

圖2 電機非聯(lián)軸端水平方向振動加速度頻譜圖

1.通常電機軸電流產(chǎn)生的原因

(1)由于磁路磁場不平衡，有與轉(zhuǎn)軸相交鏈的旋轉(zhuǎn)磁通存在。

(2)當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生接地故障，有接地電流產(chǎn)生。

(3)轉(zhuǎn)軸上有剩余磁通，起單極發(fā)電機作用。

(4)鐵芯材料方向性引起磁路的磁阻不均。

(5)由靜電引起。

(6)設(shè)計時選擇扇形片數(shù)與電機極對數(shù)關(guān)系不正確。

雖然，電機產(chǎn)生軸電流的原因很多，但是這臺電機在檢修前一直運行正常，況且此次檢修也只是對電機兩側(cè)軸承進行更換，并沒有對電機繞組進行大修，因此可以推斷問題產(chǎn)生在裝配上。通過進一步調(diào)查，確定了故障的原因是檢修安裝電機時，有一根似乎沒用的電纜未予連接，而該電纜恰恰是防止產(chǎn)生軸電流的，處理后電機運行正常。

2.電機軸電流的防范

防止電機產(chǎn)生軸電流損傷軸承的具體措施有如下。

(1)加強檢修管理，規(guī)范檢修工藝流程。在電機檢修過程中不可隨意對電機進行結(jié)構(gòu)及連接上的改變。

(2)將電機一端的滾動軸承與其端蓋絕緣，為此要加絕緣墊圈，并對滾動軸承的固定螺栓進行絕緣，以隔斷軸電流的通路。電機大修時，應(yīng)檢查絕緣墊磨損情況。

(3)在電機軸上安裝碳刷導(dǎo)流，將軸電流及時導(dǎo)走，防止損傷軸承。

(4)對可能存在軸電流的電機使用絕緣軸承。

三、總結(jié)

維修人員常常認為軸承損傷是裝配上存在問題，而不了解電機軸電流對滾動軸承損傷的嚴(yán)重性，不僅造成極大的人力、物力浪費，還嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進行，因此了解電機軸電流對軸承損傷的危害及防范措施十分重要。

[1]沈標(biāo)正.電機故障診斷技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1996.

[2]劉澤九.滾動軸承應(yīng)用手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1996.

[3]屈梁生.機械故障診斷學(xué)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1986

[4]張來斌.機械設(shè)備故障診斷技術(shù)及方法[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000.

[5]陳輯國,王香華.電機軸承故障的精密診斷與維修[J].中小型電機,2000.