電機軸承故障分析及改進措施

韓風(fēng)梅，解晉輝，張郡

（中國石油獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

電機軸承故障分析及改進措施

韓風(fēng)梅，解晉輝，張郡

（中國石油獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

通過對石化公司某廠擠壓機齒輪泵電機軸承故障原因進行分析，提出軸承改進措施及預(yù)防對策，并加以驗證和總結(jié)。

軸承故障；原因分析；改進措施

軸承故障占所有電動機故障的40%以上。在工業(yè)設(shè)施中大多數(shù)的軸承在非理想的條件下運行，常受到疲勞、環(huán)境機械振動、過載、軸心錯位、污染、電流開槽、腐蝕、不正確潤滑等的影響。這些非理想的條件開始只是導(dǎo)致邊緣缺陷，然后這些缺陷會在軸承內(nèi)圈、外圈和滾珠組建中傳播和擴散。過一段時間，缺陷變得顯著，便產(chǎn)生了機械振動并且引起聽覺噪聲。

本文以石化公司某廠擠壓機齒輪泵電機發(fā)生的軸承故障為例，從振動監(jiān)測及軸承設(shè)計結(jié)構(gòu)等方面進行原因分析，在電機停機檢修時進行驗證。同時，對該電機軸承提出改進措施，并及時實施，效果良好。

1 齒輪泵電機基本概況

石化公司某廠擠壓機齒輪泵電機為ABB公司制造，功率為355kW,額定電壓為380V，頻率為50Hz,額定電流655A，轉(zhuǎn)速為990r/min，絕緣等級為F級。負荷側(cè)軸承型號為6322/C3，風(fēng)扇軸承型號為6319M/C4 VL024。

2 齒輪泵電機軸承故障經(jīng)過

2016年4月25日，在對該擠壓機齒輪泵電機進行日常巡檢監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)，負荷側(cè)軸承軸向振動值由原來的1mm/s增大至5.6mm/s，監(jiān)測使用的儀器為RION測振儀VM-63A。在隨后的監(jiān)測中，軸向振動值在4～5mm/s之間持續(xù)一個月，于2016年5月30日又降至1.2～1.5mm/s之間。2016年4月5日至2016年5月30日狀態(tài)監(jiān)測振動值如表1所示。

2016年7月28日，巡檢時發(fā)現(xiàn)齒輪泵電機聲音異響，負荷側(cè)軸承軸向振動值突然劇增至11mm/s，監(jiān)測使用的儀器為RION測振儀VM-63A。7月29日，對該電機負荷側(cè)軸承潤滑脂進行加注更換，排出大量黑色變質(zhì)的潤滑脂，加注后，運轉(zhuǎn)聲音略有好轉(zhuǎn)，但振動值無明顯變化。

2016年6月6日至2016年8月1日狀態(tài)監(jiān)測振動值如表2所示。

表1 2016年4月5日至2016年5月30日齒輪泵電機狀態(tài)監(jiān)測振動值

表2 2016年6月6日至2016年8月1日齒輪泵電機狀態(tài)監(jiān)測振動值

根據(jù)石油化工旋轉(zhuǎn)機械振動標(biāo)準(zhǔn)SHS01003-2004，功率>300kW，殼振正常標(biāo)準(zhǔn)為≤4.5mm/s，停機標(biāo)準(zhǔn)為>11.2mm/s，由此可判斷，齒輪泵電機負荷側(cè)軸承發(fā)生故障。

2016年8月3日，采用SKF AX 便攜式數(shù)采儀再次進行故障確認(rèn)，電機負荷側(cè)軸承水平方向振動譜圖見圖1所示。

圖1 齒輪泵電機負荷側(cè)軸承水平方向振動譜圖

由圖1可見，主振頻為700-2000Hz的頻率帶，負荷側(cè)軸承振動值明顯偏高。

齒輪泵電機負荷側(cè)軸承沖擊譜圖見下圖2所示。

圖2 齒輪泵電機負荷側(cè)軸承沖擊譜圖

由圖2可見，沖擊頻率雜亂，但軸承故障特征頻率不明顯。齒輪泵電機負荷側(cè)軸承水平方向振動偏高，且沖擊頻率雜亂，結(jié)合電機運行狀況，判斷電機負荷側(cè)軸承存在末期故障。

3 齒輪泵電機故障檢修情況

2016年8月4日，齒輪泵電機停機檢修。電機軸承拆開后發(fā)現(xiàn)，軸承滾珠有變色現(xiàn)象，軸承內(nèi)外圈均有電蝕坑槽，根據(jù)電蝕坑槽軌跡可見滾珠運轉(zhuǎn)軌道不在滾道正中，而是偏向一側(cè)。軸承拆檢情況如圖3、4所示。

圖3 齒輪泵電機軸承內(nèi)圈及滾珠

圖4 齒輪泵電機軸承外圈

4 齒輪泵軸承故障原因分析

軸承雖然在電動機中只是支撐轉(zhuǎn)子的一個部件，但是電動機多種原因產(chǎn)生的故障，都是以軸承振動大、發(fā)熱等形式反映出來。

由于該電機為變頻調(diào)速電機，運行過程中受到高次諧波的作用，使電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸電流，而電機負荷側(cè)軸承為非絕緣軸承，因此在軸承內(nèi)套、滾珠、外套、機殼、接地間形成了軸電流回路，導(dǎo)致軸承內(nèi)外圈產(chǎn)生電蝕坑槽，在發(fā)生電蝕過程中產(chǎn)生高溫，造成軸承滾珠高溫回火發(fā)生變色現(xiàn)象。同時，高次諧波也會造成電機振動增大，增加軸承磨損及噪聲。

由于電機軸與齒輪泵連接時，受到齒輪泵方向拉力的作用，而電機軸與齒輪泵軸之間產(chǎn)生的輕微不對中，造成滾珠偏向齒輪泵側(cè)運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致滾珠運行軌道不在滾道正中。

5 齒輪泵電機軸承改進措施及實施效果

（1）電機負荷側(cè)軸承更換為絕緣軸承，屏蔽軸電流對軸承的損傷，延長軸承使用壽命。

（2）檢查電機碳刷磨損、接觸情況，電機接地狀況，確保完好。

（3）重新調(diào)整電機軸與齒輪泵的對中情況。

改進措施實施后，三個月以來，該電機運行狀況良好。

[1]（美）Hamid A.Toliyat，Subhasis Nandi，Seungdego Choi，Homayoun Meshgin-Keit編著，周衛(wèi)平，于飛，張超等譯，吳正國審校.電機建模、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2014.10,8-19.

[2]沈標(biāo)正.電機故障診斷技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996,82-144.

TH133.3

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1671-0711（2017）07（上）-0058-02