韓風(fēng)梅，解晉輝，張郡

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833699）

電機(jī)軸承故障分析及改進(jìn)措施

韓風(fēng)梅，解晉輝，張郡

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833699）

通過(guò)對(duì)石化公司某廠擠壓機(jī)齒輪泵電機(jī)軸承故障原因進(jìn)行分析，提出軸承改進(jìn)措施及預(yù)防對(duì)策，并加以驗(yàn)證和總結(jié)。

軸承故障；原因分析；改進(jìn)措施

軸承故障占所有電動(dòng)機(jī)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(yùn)行，常受到疲勞、環(huán)境機(jī)械振動(dòng)、過(guò)載、軸心錯(cuò)位、污染、電流開(kāi)槽、腐蝕、不正確潤(rùn)滑等的影響。這些非理想的條件開(kāi)始只是導(dǎo)致邊緣缺陷，然后這些缺陷會(huì)在軸承內(nèi)圈、外圈和滾珠組建中傳播和擴(kuò)散。過(guò)一段時(shí)間，缺陷變得顯著，便產(chǎn)生了機(jī)械振動(dòng)并且引起聽(tīng)覺(jué)噪聲。

本文以石化公司某廠擠壓機(jī)齒輪泵電機(jī)發(fā)生的軸承故障為例，從振動(dòng)監(jiān)測(cè)及軸承設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行原因分析，在電機(jī)停機(jī)檢修時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，對(duì)該電機(jī)軸承提出改進(jìn)措施，并及時(shí)實(shí)施，效果良好。

1 齒輪泵電機(jī)基本概況

石化公司某廠擠壓機(jī)齒輪泵電機(jī)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(jí)為F級(jí)。負(fù)荷側(cè)軸承型號(hào)為6322/C3，風(fēng)扇軸承型號(hào)為6319M/C4 VL024。

2 齒輪泵電機(jī)軸承故障經(jīng)過(guò)

2016年4月25日，在對(duì)該擠壓機(jī)齒輪泵電機(jī)進(jìn)行日常巡檢監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，負(fù)荷側(cè)軸承軸向振動(dòng)值由原來(lái)的1mm/s增大至5.6mm/s，監(jiān)測(cè)使用的儀器為RION測(cè)振儀VM-63A。在隨后的監(jiān)測(cè)中，軸向振動(dòng)值在4～5mm/s之間持續(xù)一個(gè)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(cè)振動(dòng)值如表1所示。

2016年7月28日，巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)齒輪泵電機(jī)聲音異響，負(fù)荷側(cè)軸承軸向振動(dòng)值突然劇增至11mm/s，監(jiān)測(cè)使用的儀器為RION測(cè)振儀VM-63A。7月29日，對(duì)該電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承潤(rùn)滑脂進(jìn)行加注更換，排出大量黑色變質(zhì)的潤(rùn)滑脂，加注后，運(yùn)轉(zhuǎn)聲音略有好轉(zhuǎn)，但振動(dòng)值無(wú)明顯變化。

2016年6月6日至2016年8月1日狀態(tài)監(jiān)測(cè)振動(dòng)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(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)振動(dòng)值

表2 2016年6月6日至2016年8月1日齒輪泵電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)振動(dòng)值

根據(jù)石油化工旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)SHS01003-2004，功率>300kW，殼振正常標(biāo)準(zhǔn)為≤4.5mm/s，停機(jī)標(biāo)準(zhǔn)為>11.2mm/s，由此可判斷，齒輪泵電機(jī)負(fù)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(jìn)行故障確認(rèn)，電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承水平方向振動(dòng)譜圖見(jiàn)圖1所示。

圖1 齒輪泵電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承水平方向振動(dòng)譜圖

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

齒輪泵電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承沖擊譜圖見(jiàn)下圖2所示。

圖2 齒輪泵電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承沖擊譜圖

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

3 齒輪泵電機(jī)故障檢修情況

2016年8月4日，齒輪泵電機(jī)停機(jī)檢修。電機(jī)軸承拆開(kāi)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(jiàn)滾珠運(yùn)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(jī)軸承內(nèi)圈及滾珠

圖4 齒輪泵電機(jī)軸承外圈

4 齒輪泵軸承故障原因分析

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

由于該電機(jī)為變頻調(diào)速電機(jī)，運(yùn)行過(guò)程中受到高次諧波的作用，使電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸電流，而電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承為非絕緣軸承，因此在軸承內(nèi)套、滾珠、外套、機(jī)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(guò)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(shí)，高次諧波也會(huì)造成電機(jī)振動(dòng)增大，增加軸承磨損及噪聲。

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

5 齒輪泵電機(jī)軸承改進(jìn)措施及實(shí)施效果

（1）電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承更換為絕緣軸承，屏蔽軸電流對(duì)軸承的損傷，延長(zhǎng)軸承使用壽命。

（2）檢查電機(jī)碳刷磨損、接觸情況，電機(jī)接地狀況，確保完好。

（3）重新調(diào)整電機(jī)軸與齒輪泵的對(duì)中情況。

改進(jìn)措施實(shí)施后，三個(gè)月以來(lái)，該電機(jī)運(yùn)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(guó)審校.電機(jī)建模、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.10,8-19.

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

TH133.3

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