風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電機(jī)滾動(dòng)軸承故障的產(chǎn)生及診斷方法

喬美 中廣核新能源投資（深圳）有限公司江蘇分公司

一、引言

電機(jī)設(shè)備作為機(jī)械驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其軸承是電機(jī)的主要部件，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組中涉及到電機(jī)，其功能對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行起著舉足輕重的作用，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，一旦其軸承發(fā)生缺陷或故障，將造成整套設(shè)備不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響設(shè)備工作，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組電機(jī)發(fā)生故障，造成的影響就更大，直接導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停機(jī)，在預(yù)防和減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組電機(jī)軸承故障的發(fā)生，對(duì)于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，并且將故障診斷出減少故障率，提高設(shè)備可運(yùn)行時(shí)間。

二、合格軸承的鑒別

外包裝是否明晰、鋼印字是否清晰、是否有雜響、表面是否有渾濁的油跡、倒角是否均勻。

三、軸承故障

引起軸承的損壞的原因是多方面的，是綜合幾方面作用引起的，特別運(yùn)行條件和環(huán)境比較惡劣造成惡性循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)燒損軸承，在故障發(fā)生后，一般不容易原因出自哪方面，給我們?cè)\斷帶來一定的極大困難，現(xiàn)從如下幾個(gè)方面分析軸承故障發(fā)生的原因。

1 軸承非正常磨損

1.1 軸承本身存在的缺陷、瑕疵，引起運(yùn)行中軸承的不良潤(rùn)滑，導(dǎo)致軸承的過熱，連續(xù)長(zhǎng)期過熱，最終引起軸承潤(rùn)滑不良、材質(zhì)的過渡疲勞，硬度極大下降。軸承內(nèi)圈嚴(yán)重位移，滾動(dòng)體長(zhǎng)時(shí)間失圓，運(yùn)行中生熱，導(dǎo)致軸承內(nèi)部熔接一起。所以在電機(jī)運(yùn)行過程時(shí)，發(fā)現(xiàn)軸承嚴(yán)重發(fā)熱時(shí)，要遠(yuǎn)程遙控停車，如果繼續(xù)任其運(yùn)行后果是軸承將卡塞，電機(jī)電流增大，電機(jī)過熱燒壞。

1.2 電機(jī)軸承的油脂十分重要，適量的加油保證電機(jī)軸承潤(rùn)滑良好。軸承內(nèi)油量加注過多，會(huì)導(dǎo)致軸承滾珠打滑，由滾動(dòng)摩擦變成滑動(dòng)摩擦，損壞滾珠，軸承油脂加注過多，軸承體內(nèi)自由空間小，引起軸承的運(yùn)行過程溫度會(huì)上升，軸承過熱，減少使用期限。

1.3 電機(jī)軸承的超期使用，超出了軸承使用壽命使材質(zhì)的過度疲勞，同時(shí)在激烈的沖擊作用力下使材質(zhì)老化變形，滾子、滾道面最終剝離，最后造成軸承潤(rùn)滑不良和加大振動(dòng)。

2 安裝的影響

2.1 做好安裝前軸承的檢查工作。首先要型號(hào)正確。

2.2 安裝專用工具選擇。選擇合適工具，避免在安裝時(shí)作業(yè)人員選擇工具不符給軸承安裝中產(chǎn)生損傷。

2.3 游隙不匹配，容易引起軸承故障，游隙小軸承內(nèi)部摩擦過熱；間隙過大，滾子的振動(dòng)加大，都會(huì)引起故障。

2.4 間隙配合不符，軸承過盈量超出范圍，引起軸承內(nèi)圈張應(yīng)力過大使軸承崩裂，過盈量太小，引起軸承內(nèi)圈松弛。

2.5 未按工藝執(zhí)行，組裝軸承時(shí)用銅錘敲打軸承，結(jié)果是保持架嚴(yán)重變形，軸承安裝中內(nèi)外圈未適當(dāng)進(jìn)入預(yù)定軸側(cè)，軸承內(nèi)圈與外圈卡死。

3 選擇的影響

3.1 選型對(duì)于電機(jī)很重要。如果在軸承選型過程中選擇錯(cuò)誤，在電機(jī)安裝完畢并投運(yùn)，軸承出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象，經(jīng)檢查在排除了其他原因后，軸承未正確選型。我曾經(jīng)在華潤(rùn)公司工作過，6 千伏高壓電動(dòng)機(jī)發(fā)生多次軸承的損壞，特別是驅(qū)動(dòng)端側(cè)軸承，損壞程度更是超出想象。軸承驅(qū)動(dòng)端是雙軸承，由滾動(dòng)軸承和滾珠軸承組成，軸承型號(hào)不在此列舉。原因分析是軸承選型存在問題導(dǎo)致軸承損壞。最后與廠家溝通以及內(nèi)部研究是選擇合適軸承，并對(duì)其他電機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)類試其他電機(jī)也存在此問題，后經(jīng)更換避免其他電機(jī)故障發(fā)生。電機(jī)軸承經(jīng)換型后已運(yùn)行了1 年以上，未發(fā)生電機(jī)軸承故障現(xiàn)象。

3.2 軸承的保持架選擇也很重要。對(duì)于重型沖擊性、負(fù)荷大，推介選用保持架為鋼性的。對(duì)于振動(dòng)大、溫差大的，可選用保持架為銅性的。

四、運(yùn)行條件

1 控制軸承溫度。對(duì)直接影響到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的重要電機(jī)，適當(dāng)調(diào)整軸承溫度定值，防止軸承溫度超限，溫度在出現(xiàn)異常升高時(shí)，能夠確保有充足時(shí)間做出反應(yīng)，防止軸承過熱燒損。

2 工藝要求要提高，嚴(yán)格執(zhí)行電機(jī)檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)，提高作業(yè)人員檢修質(zhì)量，每一個(gè)工藝流程做到工藝求精。

五、診斷檢測(cè)

軸承檢測(cè)手段通常是溫度測(cè)量、噪聲檢測(cè)及振動(dòng)參數(shù)檢測(cè)，經(jīng)過數(shù)據(jù)檢測(cè)與歷次檢測(cè)對(duì)比，分析判斷電機(jī)是否在正常范圍之內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)有檢測(cè)數(shù)據(jù)異常，要加大檢測(cè)周期，最終判斷電機(jī)軸承是否良好。

1 日常監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)確定電機(jī)軸承是否存在過熱、振動(dòng)、異響現(xiàn)象。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)機(jī)上電機(jī)端側(cè)加裝測(cè)溫、測(cè)振裝置，將數(shù)據(jù)傳到主控監(jiān)控室，實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 專項(xiàng)檢測(cè)，在風(fēng)機(jī)定檢或維護(hù)時(shí)，用檢測(cè)儀器對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，判斷軸承情況，作劣化趨勢(shì)分析，并確定電機(jī)軸承的維修時(shí)間。

六、軸承的故障識(shí)別方法

對(duì)運(yùn)行電機(jī)可識(shí)別或預(yù)測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承有無故障通過判斷溫度變化和噪音大小。

1 溫度高

溫度過高主要原因：潤(rùn)滑油脂不達(dá)標(biāo)；軸承選型錯(cuò)誤、電機(jī)與機(jī)械軸不對(duì)中振動(dòng)過大；電機(jī)基礎(chǔ)不平整；軸承本身有缺陷等。

2 噪音異常

電機(jī)軸承噪音的原因產(chǎn)生是多方面的，軸承磨損導(dǎo)致軸承噪音異常最直接原因。軸承磨損后果會(huì)使軸承與殼體、軸承與軸的配合關(guān)系失效，偏離了正確的軸線位置，特別是在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)極易產(chǎn)生異響。當(dāng)過度疲勞運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承表面金屬會(huì)剝落，軸承間隙增大也會(huì)產(chǎn)生異響。

3 損傷

可根據(jù)滾動(dòng)軸承拆卸檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承的損傷情況來判斷軸承的故障。

3.1 金屬表面剝落

軸承內(nèi)、外圈滾道面和滾動(dòng)體上均承受周期性脈動(dòng)載荷的作用，進(jìn)而引起周期的接觸應(yīng)力變化。長(zhǎng)期接觸應(yīng)力達(dá)到一定程度，軸承會(huì)產(chǎn)生金屬表面過度疲勞引起剝落。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度在軸承滾道的疲勞剝落會(huì)降低的，加大電機(jī)振動(dòng)和噪聲發(fā)生。

3.2 燒傷

長(zhǎng)期運(yùn)行電機(jī)軸承發(fā)生軸承燒傷，可以從電機(jī)軸承滾道、滾動(dòng)體上有燒傷痕跡。原因通常是潤(rùn)滑油脂質(zhì)量問題、潤(rùn)滑油脂長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致油脂變質(zhì)，以及軸承本身缺陷等。

3.3 變形

軸承產(chǎn)生塑性變形是因軸承內(nèi)接觸面上出現(xiàn)不同程度的斑點(diǎn)或凹坑。在很大的靜載荷或沖擊載荷作用下軸承發(fā)生變形，超出了工作表面的局部應(yīng)力，屈服極限嚴(yán)重超范圍，電機(jī)軸承在低速軸上有極大體現(xiàn)。

3.4 保持架損壞

一般原因軸承潤(rùn)滑不足、滾珠圓度失效、保持架材質(zhì)缺陷等。

3.5 滾道磨損

原因是座圈內(nèi)在裝配時(shí)落入異物、潤(rùn)滑油脂太少或潤(rùn)滑油脂發(fā)生混油現(xiàn)象等。

七、診斷軸承方法

一般有兩種：1、電機(jī)軸承的簡(jiǎn)易診斷，2、電機(jī)軸承振動(dòng)值分析。

1 簡(jiǎn)易診斷，

1.1 聲音進(jìn)行診斷

通過聲音進(jìn)行識(shí)別需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)。用聽音器或聽音棒貼在外殼上可清楚地聽到軸承的聲音，或者與同類風(fēng)機(jī)聲音進(jìn)行比較進(jìn)行綜合判斷。

1.2 工作溫度進(jìn)行診斷

該方法屬比較識(shí)別法，就是通過連續(xù)記錄溫度數(shù)值。發(fā)生軸承溫度異?；蚬收希斐奢S承溫度異常升高，還會(huì)伴隨出現(xiàn)其他異常現(xiàn)象，可能噪音加大。

1.3 潤(rùn)滑劑的化驗(yàn)進(jìn)行診斷

通過對(duì)潤(rùn)滑油脂抽取化驗(yàn)，檢測(cè)潤(rùn)滑油脂各項(xiàng)指標(biāo)是否在合格范圍之內(nèi)，同時(shí)對(duì)油脂內(nèi)污濁程度更深入分析，如混入異物或金屬粉末來判斷其是否變質(zhì)，滿足電機(jī)軸承有效使用。

1.4 振動(dòng)值分析判斷

振動(dòng)參數(shù)的大小是通過振動(dòng)檢測(cè)裝置獲取的，通過實(shí)際值與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，來判斷軸承的好壞，當(dāng)軸承工作齒面有磨損現(xiàn)象或出現(xiàn)異常時(shí)，工作面在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中在有缺陷處的發(fā)生沖擊脈沖，軸承發(fā)生故障程度越大，同時(shí)軸承沖擊響應(yīng)產(chǎn)生幅值就越大，最后隨著軸承故障長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致嚴(yán)重劣化，并且軸承故障劣化程度不斷上升，最終使軸承損壞。

八、總結(jié)

通過加強(qiáng)對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，利用各項(xiàng)檢測(cè)手段，分析參數(shù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，用在線檢測(cè)噪聲、溫度測(cè)量、振動(dòng)檢測(cè)，全方位判斷電機(jī)運(yùn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)，綜合分析電機(jī)運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否滿足電機(jī)正常運(yùn)行要求，對(duì)獲取和采集數(shù)據(jù)信息與以往進(jìn)行對(duì)比分析其變化趨勢(shì)，制定有效處理措施，做到動(dòng)態(tài)跟蹤，取得了明顯的成果。