馬青峰，蒲 斌

（中國石油西部管道新疆輸油氣分公司鄯善作業(yè)區(qū)，新疆鄯善 838202）

電機軸承溫度高故障處理

馬青峰，蒲 斌

（中國石油西部管道新疆輸油氣分公司鄯善作業(yè)區(qū)，新疆鄯善 838202）

對西部管道鄯善輸油站西門子1SG4560-2JE60-Z電機非驅(qū)動端軸承運行溫度高的狀況進行了原因分析，按照技術(shù)要求進行排查及進行檢修，排除了電機運行故障。

電機；軸修復；滑動軸承；刮研；潤滑油

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.19

0 概述

西部管道鄯善輸油站在運行時發(fā)現(xiàn)5#輸油泵電機非驅(qū)動端軸承在運行時溫度高于驅(qū)動端10℃左右，并且與運行的其他電機相比，溫度也高10℃左右，當時最高氣溫36℃，此時電機軸承非驅(qū)動端運行溫度已達91℃，溫度異常，需要對電機進行檢修。目前電機已運行時間3×104h，電機非驅(qū)動端軸瓦在2.7×104h時因電機非驅(qū)動端軸承溫度高已進行過更換。電機與泵的主要參數(shù)：排量1600 m3/h，揚程250 m，轉(zhuǎn)速2980 r/min，功率1290.7 kW，電機軸承型式為剖分式滑動軸承，軸承潤滑方式為甩油環(huán)潤滑，潤滑油黏度要求VG22，電機軸承溫度高報設(shè)定值95℃，98℃保護停機。

檢查電機運行參數(shù)，三相繞組溫度正常；非驅(qū)動端振動稍高為1.1 mm/s，相比較其他運行電機振動值0.7 mm/s稍高，根據(jù)振動烈度評價標準ISO 10816 1-3、SHS 01003—2004，振動值分布在A區(qū)，評價為優(yōu)秀；電機冷熱空氣溫度正常；根據(jù)檢修的難易程度，先對軸承測溫鉑電阻重新進行標定檢查，鉑電阻正常，排除儀表故障。之后對軸承箱進行解體檢查。

1 解體檢查情況

解體非驅(qū)動軸承箱，發(fā)現(xiàn)軸瓦上下瓦均有損傷（圖1），軸同時也有損傷（圖2）。了解到2.7×104h更換軸瓦過程中，軸瓦與軸產(chǎn)生磕碰，當時造成軸表面損傷，對軸用砂紙打磨，對軸瓦下瓦進行了粗刮軸瓦，完成后安裝。由于軸表面損傷未良好處理，在軸、瓦運行過程中，軸表面凸出部分對軸瓦產(chǎn)生連續(xù)磨損，造成溫度升高。

圖1 滑動軸承磨損

圖2 非驅(qū)動端軸損傷

2 處置措施

2.1 修復電機損傷的軸

使用碳化硅細砂條對電機軸損傷部位進行打磨，先用砂條與軸垂直方向打磨，之后使用砂條與軸平行方向打磨，清理軸表面損傷中的高點。砂條打磨完成后使用2000目百潔布清理軸表面的同時長時間進行人工打磨。百潔布打磨完成后用5000目水砂紙繼續(xù)對軸進行打磨。

打磨完成后，準備長牛皮帶，對電機進行盤車的同時使用牛皮帶先以毛面進行打磨2 h，再用牛皮帶光面打磨2 h。處理完成后，檢查軸表面剩余幾處凹點，軸表面無凸出點。安裝磁性表架，使用百分表對軸跳動值進行檢查，安裝下瓦進行盤車，軸與軸瓦接觸區(qū)域取3處進行跳動值檢查，跳動值≤0.01 mm。

2.2 對軸瓦進行刮研

刮削過程分為粗刮軸瓦、細刮軸瓦和精刮軸瓦等3步（圖3）。刮研后的軸瓦滿足軸瓦與軸的接觸范圍角α以及滑動軸承與軸接觸的研點數(shù)要求（表1）。在某些特殊情況下，接觸范圍角α也有60°的。對于接觸范圍角α的大小和接觸點數(shù)的要求，通常根據(jù)設(shè)備或軸承使用說明來確定（圖4）。如果設(shè)備或軸承使用說明沒有標注，也沒有技術(shù)文件要求的，按照通用的技術(shù)標準規(guī)定執(zhí)行（表2）。

除了滿足最主要的軸承與軸接觸的點數(shù)要求和兩者接觸范圍角α的要求，軸瓦還要滿足潤滑油的頂間隙和側(cè)間隙，這部分按照“2.3測量并調(diào)整滑動軸承間隙”執(zhí)行。

潤滑油楔位于接觸范圍角α值之內(nèi)油槽帶與軸瓦的連接處，經(jīng)過手工刮削而成（俗稱刮瓦口）。有兩個主要作用，一是儲存潤滑油用于冷卻軸瓦與軸，二是利用接觸的圓弧楔角，通過軸的旋轉(zhuǎn)，將潤滑油連續(xù)不斷地吸向軸瓦的承載部分，充分增強軸瓦內(nèi)的潤滑效果，使軸瓦與軸有充分良好的潤滑，并加強軸瓦內(nèi)潤滑油的循環(huán)流動。潤滑油楔是由兩段不規(guī)則的圓弧組成的一個圓弧楔角，把油槽帶和軸瓦工作時承載的接觸面連接起來，側(cè)面接觸面截圖如圖5所示。在刮削時，要將油槽帶連接的部分刮得多一些，并刮掉油槽帶連接處的棱角，在潤滑楔角中部至接觸面的過渡處，刮出圓弧楔角形。圖5中，b的尺寸為軸瓦油槽帶與潤滑楔角連接處的尺寸，根據(jù)軸瓦軸徑的大小，一般在0.1～0.4 mm。潤滑楔角由于不承載，在刮削潤滑楔角時，須在軸瓦精刮基本結(jié)束時進行，根據(jù)精刮結(jié)束后根據(jù)軸瓦接觸角以及接觸點的痕跡，不宜提前刮削。軸瓦刮研的詳細步驟如下。

圖3 剖分式軸瓦的刮削

表1 軸瓦的接觸范圍角α與接觸面要求

圖4 接觸范圍角α

表2 滑動軸承研點數(shù)要求

圖5 潤滑油楔

（1）粗刮軸瓦（圖3a）。①將上、下軸瓦的機械加工刀痕輕刮一遍，須將軸瓦瓦面全部刮到，均勻刮削，刮掉機械加工的痕跡。②將軸瓦涂色，上瓦、下瓦研點粗刮幾遍后，將軸瓦上、下瓦安裝至軸承箱與軸接觸，盤車后通過接觸后研點顏色查看接觸情況，反復通過軸研點粗刮，在軸瓦接觸面積與研點著色分布均勻后，可轉(zhuǎn)入細刮。粗刮時應(yīng)注意，不能將軸瓦瓦口部分刮虧，粗刮時要求軸瓦180°范圍全面接觸。

（2）細刮軸瓦（圖3b）。細刮軸瓦時，上、下瓦接觸面間加銅墊片裝配后刮削兩端軸瓦，軸瓦涂色，安裝至軸上，盤車研點，開始壓緊裝配時，上、下瓦預(yù)緊力應(yīng)均勻，預(yù)緊力不宜過緊，軸能轉(zhuǎn)動即可，隨刮隨撤墊，隨壓緊。此時同樣注意不要將瓦口刮虧。細刮多次削刮后，軸瓦接觸面斑點應(yīng)分布均勻、較密，此時可以轉(zhuǎn)入精刮。

（3）精刮軸瓦（圖3c）。精刮軸瓦的目的是將軸瓦接觸斑點及接觸面積刮削到規(guī)定要求，研點方法與粗刮相同，接觸點由大到小，由深到淺，由疏到密，大的接觸點在削刮過程中，用刮刀破開變成密集的小點，反復削刮研點，逐漸刮至要求接觸點數(shù)及接觸范圍角為止。在精刮將要結(jié)束時，將軸瓦的潤滑油楔、側(cè)間隙刮削出來，達到軸瓦的使用性能。

由于刮研對鉗工技能的要求較高，在檢修5#電機時，初次刮削后，由于接觸點數(shù)、潤滑油楔未滿足要求，試運行后軸承箱溫度并沒有顯著下降，因此在繼續(xù)檢修電機的其他方面，最后再重復嚴格按照接觸點數(shù)、接觸范圍角、潤滑油楔、側(cè)間隙進行刮瓦，最后效果良好。

2.3 測量并調(diào)整滑動軸承間隙

大型轉(zhuǎn)動設(shè)備軸瓦往往工作在高速重載的工況下，當軸瓦材料、軸瓦結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)速度及設(shè)備負載等參數(shù)確定后，最影響軸瓦潤滑特性的就是軸瓦油膜的厚度。在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，存在最佳的軸瓦間隙。滑動軸承間隙較小時造成軸、瓦配合過緊，對潤滑油膜造成的壓力過大，溫升較快，且造成軸瓦表面合金材料造成損傷?；瑒虞S承間隙較大可能造成機組軸旋轉(zhuǎn)時偏移，機組振動增大，滑動軸承溫度上升。合理的軸瓦間隙既能形成有效的承載力，又能提供良好的潤滑條件，使得潤滑油膜有很強的穩(wěn)定性，從而保證轉(zhuǎn)動設(shè)備的高效運轉(zhuǎn)，因此需要測量并調(diào)整滑動軸承間隙，API標準見表3。

表3 輸油泵機組滑動軸承間隙、竄量、跳動值（API標準）

使用壓鉛法測量滑動軸承的頂間隙，使用塞尺測量滑動軸承的側(cè)間隙。5#電機軸的直徑為110 mm，軸承間隙允許范圍為0.100～0.150 mm，測量間隙值為0.140 mm，在允許范圍內(nèi)。根據(jù)連接螺栓的大小，按照要求的預(yù)緊力進行緊固。

2.4 檢查清理軸承箱

檢查軸承箱無損傷，外觀檢查軸承箱上下共4塊絕緣墊片，一塊絕緣墊片有裂紋，對4塊絕緣墊片進行絕緣測試，有裂紋的絕緣墊片漏點產(chǎn)生火花，因無絕緣墊片配件，未對絕緣墊片進行更換。清理軸承箱，防止軸承箱內(nèi)雜質(zhì)被帶入滑動軸承內(nèi)。在安裝軸承箱機添加潤滑油過程中防止軸承箱及潤滑油帶入雜質(zhì)。潤滑油中由于軸、軸瓦等磨損產(chǎn)生的雜質(zhì)，在正常換油周期內(nèi)，雜質(zhì)在換油過程中即被清理，但是在檢修過程中、或者在換油過程中帶入外部雜質(zhì)，有可能造成溫度上升。檢修后第一次空載運行24 h后，溫度運行正常，但當加載運行5 h后，溫度開始快速上升，解體檢查后發(fā)現(xiàn)軸瓦表面有一個圓周向的劃痕，由于在刮瓦過程中砂紙碰到軸瓦，軸瓦未清理干凈，造成軸瓦溫度短時間內(nèi)直線上升。

2.5 更換潤滑油類型

在軸承溫度高時，更換潤滑油牌號，選擇黏度低一點的潤滑油可以最有效的降低軸承溫度。但是對于該電機一方面選用的潤滑油黏度已經(jīng)很低，黏度等級VG22，沒有可以降低黏度的合適潤滑油；另一方面降低潤滑油黏度將降低潤滑油膜厚度，對于給定負荷的設(shè)備不建議采用。

2.6 調(diào)整機組聯(lián)軸器靠背輪間隙

測量軸瓦與軸肩間隙，防止電機運行時磁力線偏移，造成軸瓦與軸肩接觸，摩擦增多，導致軸瓦溫度上升。根據(jù)電機軸承箱的使用說明，電機驅(qū)動端軸瓦與軸瓦兩端軸肩距離分別≥3 mm，電機非驅(qū)動端軸瓦與兩端軸肩距離分別≥7 mm。機組聯(lián)軸器隨時間變化，彈性發(fā)生變化，在運行時兩端軸瓦與軸肩距離不滿足要求。將電機盤車至滿足兩端距離的情況下，做好幾何磁力線的標記，空載再次做運行時的磁力中心線標記，兩個標記重合，電機的運行磁力線與幾何磁力線未偏移。根據(jù)磁力線標記，將機組靠背輪間距與聯(lián)軸器自然狀態(tài)下的尺寸比較，測量聯(lián)軸器尺寸，自然狀態(tài)下長度為248 mm，彈性不足（聯(lián)軸器自然狀態(tài)下長度為250 mm），靠背輪間隙為250 mm，偏差稍大，檢修時將電機向泵方向前進了2 mm，以滿足電機運行時磁力線的尺寸要求。

2.7 檢查油封安裝情況

軸承箱油封在安裝時如果未對正，安裝偏斜時，電機運行時油封與軸產(chǎn)生摩擦，導致潤滑油溫度升高，同時導致軸瓦溫升過高，并且可能造成潤滑油泄露。因此在安裝時要確保油封安裝方向正確，同時與軸接觸良好，不能偏斜。

2.8 檢查并潤滑油液位

對于使用甩油環(huán)潤滑的方式，對于潤滑油液位，當潤滑油液位過高時，甩油環(huán)甩不開會增加阻力，使油箱溫度過熱；潤滑油液位過低，將使甩油環(huán)帶油不足，起不到潤滑作用且接觸面可能產(chǎn)生干磨，溫度快速上升。在設(shè)備維護保養(yǎng)過程中，為了防止設(shè)備欠潤滑，往往過多的添加潤滑油。

電機的潤滑油箱要求液位在視窗的中間位置，潤滑油的上下限為視窗的上下限，潤滑油不足或者過多均會導致軸承箱溫度上升，因此，在添加潤滑油時，以及后續(xù)的維護保養(yǎng)中，應(yīng)注意將潤滑油控制在視窗的中間位置。

2.9 調(diào)整機組同軸度

由于電機非驅(qū)動端溫度及振動均比驅(qū)動端高，因此在安裝聯(lián)軸器后對同軸度進行了復測合調(diào)整。但是機組振動烈度處于A區(qū)域，對中找正后，電機的振動確有下降，但是對非驅(qū)動端溫度的影響較為微小。

2.10 檢查電機風道

電機的風道主要用于降低三相繞組溫度，電機運行時三相繞組溫度與其他運行電機基本相同，檢查風道風管，風管內(nèi)無明顯雜質(zhì)堵塞，內(nèi)部也無大量積灰，排除風道原因。

3 結(jié)語

經(jīng)過以上步驟的全面檢修，對電機多次空載及帶載運行后，電機非驅(qū)動端溫度運行正常，與驅(qū)動端溫差控制在1℃范圍以內(nèi)，運行較為良好。此次軸承溫度高故障的各項解決措施中，軸瓦刮研對運轉(zhuǎn)溫度的影響效果最為顯著，同時，檢修過程中，潤滑油液位、同軸度、靠背輪間隙等因素在檢修過程對軸瓦溫度均有影響，檢修完成后，驅(qū)動端軸承溫度也同時下降。因此在抓住主要問題的同時，對機組各方面的全面檢修，有利于將機組的運行狀態(tài)調(diào)整至最優(yōu)，有效延長機組使用壽命。

［1］浦關(guān)根.大型機械設(shè)備軸瓦的刮研［J］.機械工人（冷加工），1992（3）:42-43.

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〔編輯 凌 瑞〕