徐元周

(臥龍電氣南陽防爆集團股份有限公司，河南南陽473008)

滑動軸承電機軸向振動超標診斷與處理

徐元周

(臥龍電氣南陽防爆集團股份有限公司，河南南陽473008)

結(jié)合某2p電動機在用戶現(xiàn)場的振動數(shù)據(jù)，通過頻譜分析，經(jīng)過現(xiàn)場動平衡，結(jié)合拆機檢查情況判斷該電動機滑動軸承出現(xiàn)的故障及其原因，經(jīng)過拆機檢查判斷了故障原因并進行處理,提出了解決方案。

滑動軸承；2p電機；軸向振動；頻譜分析

0 引言

滑動軸承是旋轉(zhuǎn)機械中應(yīng)用最廣泛的機械零件，也是最易損壞的元件之一?；瑒虞S承的剛度和阻尼影響著轉(zhuǎn)子的動力特性, 其工作狀態(tài)的好壞對旋轉(zhuǎn)機械的工作狀態(tài)有很大的影響。在研究旋轉(zhuǎn)機械故障問題時, 轉(zhuǎn)子的許多故障都與滑動軸承有關(guān)?；瑒虞S承工作異常會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機械產(chǎn)生異常振動和噪聲，甚至造成旋轉(zhuǎn)件損壞。

本文結(jié)合某2p電動機在用戶現(xiàn)場的振動數(shù)據(jù)，經(jīng)過頻譜分析以及現(xiàn)場動平衡檢查，結(jié)合拆機檢查找出了故障原因，并提出了解決方案。

1 故障診斷

電機通過齒輪箱增速后帶泵運行，電機與齒輪箱之間通過彈性膜片聯(lián)軸器連接。結(jié)構(gòu)布置圖及測點位置見圖1。

圖1 泵組測點布置圖

用戶反饋該泵組在正常運行了1年的時間后振動變大，通過現(xiàn)場實際測試，設(shè)備各測點具體振動值見表1。

表1 泵組各測點振動值

通過上述實測振動值，可以看到，振動大的測點主要集中在電機測點上。

2 故障處理方案

電機主要參數(shù)如下：YAKS 630-2，4500kW，10kV，Y接，額定轉(zhuǎn)速2980 r/min，滑動軸承強制潤滑。

為了分析電機振動的原因，首先將電機與齒輪箱間的聯(lián)軸器拆除，單獨對電機進行運轉(zhuǎn)并測試電機額定電壓下空載狀態(tài)的振動，振動數(shù)據(jù)見表2。

表2 電機振動數(shù)據(jù)

并對電機進行頻譜進行分析，1#、2#測點水平方向振動頻譜見圖2(垂直、軸向振動頻譜類似)。

圖 2 電機測點水平方向振動頻譜圖

通過上述數(shù)據(jù)，分析得出電機振動值偏大，且不穩(wěn)定，振動頻率主要以1X、2X、3X為主。結(jié)合振動1X相位信息分析，該轉(zhuǎn)子存在一定的不平衡量。

本著先易后難的處理思路，準備從電機轉(zhuǎn)子減少不平衡量入手。隨后與業(yè)主協(xié)商進行現(xiàn)場動平衡，具體處理方案同參考文獻[1]。動平衡處理后電機振動數(shù)據(jù)見表3。

表3 動平衡處理后電機振動數(shù)據(jù)

11:55時電機測點振動頻譜圖見圖3、圖4、圖5(其他時間段頻譜類似，僅振動值有變化)。

圖 3 電機測點水平方向振動頻譜圖

圖 4 電機測點垂直方向振動頻譜圖

圖 5 電機測點軸向方向振動頻譜圖

從上述振動數(shù)據(jù)，可以總結(jié)如下規(guī)律

(1)振動值隨著電機運行時間的變化而不斷變化，以1#測點變化最明顯，且軸向振動不斷變大。

(2)從振動頻譜看，以3倍頻為主。

根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，結(jié)合上述現(xiàn)象，引起上述軸向振動的原因可能有電機端蓋軸向支撐剛度不足，引起共振；電機軸承加工裝配等原因，軸承質(zhì)量下降。針對上述可能性，逐一進行了排查。對電機端蓋軸向進行模態(tài)分析(見圖6)，從分析結(jié)果表明，端蓋軸向一階固有頻率為225.27Hz，遠離轉(zhuǎn)頻及其倍數(shù)頻率，不存在共振現(xiàn)象。

圖6 電機端蓋軸向?qū)嶒災(zāi)B(tài)測試

經(jīng)對軸承球面的接觸面積、緊力，軸瓦的接觸面積、頂隙、側(cè)隙檢查，結(jié)果表明，驅(qū)動端軸承符合出廠技術(shù)要求，但非驅(qū)動端軸承不符合要求，且軸瓦研磨痕跡明顯(見圖7)，軸承座明顯變形導(dǎo)致接觸面積不足(見圖8)。具體測試數(shù)據(jù)如下

軸瓦側(cè)隙數(shù)據(jù)：驅(qū)動端軸承0.15～0.17mm，非驅(qū)動端軸承0.07～0.14mm。

軸瓦頂隙數(shù)據(jù)：驅(qū)動端軸承平均0.33mm，非驅(qū)動端軸承平均0.36mm。

軸承緊力數(shù)據(jù)：驅(qū)動端軸承平均0.032mm，非驅(qū)動端軸承平均0.07mm。

圖7 軸瓦研磨痕跡

圖8 非驅(qū)動端軸承座球面變形情況

通過對軸承進行拆機檢查，結(jié)合測量的數(shù)據(jù)，認為電機軸向振動的主要原因為電機軸承存在質(zhì)量問題，需要進行修復(fù)。經(jīng)仔細查看非驅(qū)動端軸承，發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動端軸承座有焊接痕跡，經(jīng)詢問用戶了解到，因軸承座支撐筋有裂紋用戶進行了自行補焊，焊接應(yīng)力導(dǎo)致軸承座變形引起了此次故障，更換軸承后電機振動數(shù)據(jù)見表4。

表4 修理后電機空載振動數(shù)據(jù)

因非驅(qū)動端軸承座有絕緣層，無法進行修理，經(jīng)更換軸承后電機振動完全合格，且運行40min基本無變化，帶負載運行振動變化不大。

3 結(jié)語

電機振動問題產(chǎn)生的原因和防治均具有綜合性和復(fù)雜性，難于進行簡單的分析處理，因此進行分析和處理振動問題時，必須分析各個環(huán)節(jié)對振動的影響，理清原因和導(dǎo)致的危害，明確特征后對癥處理。利用頻譜分析技術(shù)、模態(tài)分析技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場動平衡，有效的查找了電機軸向振動的原因，通過拆機檢查，判斷該電動機滑動軸承出現(xiàn)的故障及其原因，并進行處理，為電機振動處理提供了有力的幫助。

[1] 張文剛,王澤威,徐元周. 防爆電機振動的現(xiàn)場處理[J].電氣防爆，2009.2.

[2] 徐元周,王澤威,劉玉慧. 防爆電機信號采集系統(tǒng)設(shè)計[J].電氣防爆，2007.4.

[3] 徐元周,王澤威,李小輝. 工作變形分析在電機振動處理中的應(yīng)用[J].電機技術(shù)，2015.1.

[4] 孫永泰. 提高端蓋剛度降低電機軸向振動[J].電機技術(shù)，2010.1.

[5] 陳建軍,劉長財,羅子昌. 防爆電機滑動軸承的使用與維護[J].電氣防爆，2005.1.

[6] 黃潤華,姜元鋒,傅汝楫. 滑動軸承載荷的現(xiàn)場監(jiān)測和診斷[J].機械強度，1988.4.

Diagnosis and Treatment on Excessive Axial Vibration of Sliding Bearing Motor

XuYuanzhou

(Wolong Electric Nanyang Explosion Protection Group Co., Ltd., Nanyang 473008, China)

Combining with vibration data of a 2P motor obtained in user′s site and disassembly inspection situation, sliding bearing fault and occurrence causes of the dynamically-balanced motor are judged by spectrum analysis, and the solutions are found out. After disassembly inspection, the fault cause is determined and dealt with.

Sliding bearing；2P motor；axial vibration；spectrum analysis

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.03.13

TM303.5

B

1008-7281(2017)03-0043-003

徐元周 男 1981年生；畢業(yè)于河南科技大學(xué)機械電子工程專業(yè)，現(xiàn)從事電機制造工藝、故障診斷等方面工作.

2016-08-22