馬青峰，蒲 斌

（中國(guó)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(jī)軸承溫度高故障處理

馬青峰，蒲 斌

（中國(guó)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(duì)西部管道鄯善輸油站西門(mén)子1SG4560-2JE60-Z電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承運(yùn)行溫度高的狀況進(jìn)行了原因分析，按照技術(shù)要求進(jìn)行排查及進(jìn)行檢修，排除了電機(jī)運(yùn)行故障。

電機(jī)；軸修復(fù)；滑動(dòng)軸承；刮研；潤(rùn)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(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)5#輸油泵電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承在運(yùn)行時(shí)溫度高于驅(qū)動(dòng)端10℃左右，并且與運(yùn)行的其他電機(jī)相比，溫度也高10℃左右，當(dāng)時(shí)最高氣溫36℃，此時(shí)電機(jī)軸承非驅(qū)動(dòng)端運(yùn)行溫度已達(dá)91℃，溫度異常，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢修。目前電機(jī)已運(yùn)行時(shí)間3×104h，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸瓦在2.7×104h時(shí)因電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度高已進(jìn)行過(guò)更換。電機(jī)與泵的主要參數(shù)：排量1600 m3/h，揚(yáng)程250 m，轉(zhuǎn)速2980 r/min，功率1290.7 kW，電機(jī)軸承型式為剖分式滑動(dòng)軸承，軸承潤(rùn)滑方式為甩油環(huán)潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油黏度要求VG22，電機(jī)軸承溫度高報(bào)設(shè)定值95℃，98℃保護(hù)停機(jī)。

檢查電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，三相繞組溫度正常；非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)稍高為1.1 mm/s，相比較其他運(yùn)行電機(jī)振動(dòng)值0.7 mm/s稍高，根據(jù)振動(dòng)烈度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)ISO 10816 1-3、SHS 01003—2004，振動(dòng)值分布在A區(qū)，評(píng)價(jià)為優(yōu)秀；電機(jī)冷熱空氣溫度正常；根據(jù)檢修的難易程度，先對(duì)軸承測(cè)溫鉑電阻重新進(jìn)行標(biāo)定檢查，鉑電阻正常，排除儀表故障。之后對(duì)軸承箱進(jìn)行解體檢查。

1 解體檢查情況

解體非驅(qū)動(dòng)軸承箱，發(fā)現(xiàn)軸瓦上下瓦均有損傷（圖1），軸同時(shí)也有損傷（圖2）。了解到2.7×104h更換軸瓦過(guò)程中，軸瓦與軸產(chǎn)生磕碰，當(dāng)時(shí)造成軸表面損傷，對(duì)軸用砂紙打磨，對(duì)軸瓦下瓦進(jìn)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(yùn)行過(guò)程中，軸表面凸出部分對(duì)軸瓦產(chǎn)生連續(xù)磨損，造成溫度升高。

圖1 滑動(dòng)軸承磨損

圖2 非驅(qū)動(dòng)端軸損傷

2 處置措施

2.1 修復(fù)電機(jī)損傷的軸

使用碳化硅細(xì)砂條對(duì)電機(jī)軸損傷部位進(jìn)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(diǎn)。砂條打磨完成后使用2000目百潔布清理軸表面的同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行人工打磨。百潔布打磨完成后用5000目水砂紙繼續(xù)對(duì)軸進(jìn)行打磨。

打磨完成后，準(zhǔn)備長(zhǎng)牛皮帶，對(duì)電機(jī)進(jìn)行盤(pán)車(chē)的同時(shí)使用牛皮帶先以毛面進(jìn)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(diǎn)，軸表面無(wú)凸出點(diǎn)。安裝磁性表架，使用百分表對(duì)軸跳動(dòng)值進(jìn)行檢查，安裝下瓦進(jìn)行盤(pán)車(chē)，軸與軸瓦接觸區(qū)域取3處進(jìn)行跳動(dòng)值檢查，跳動(dòng)值≤0.01 mm。

2.2 對(duì)軸瓦進(jìn)行刮研

刮削過(guò)程分為粗刮軸瓦、細(xì)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(dòng)軸承與軸接觸的研點(diǎn)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(duì)于接觸范圍角α的大小和接觸點(diǎn)數(shù)的要求，通常根據(jù)設(shè)備或軸承使用說(shuō)明來(lái)確定（圖4）。如果設(shè)備或軸承使用說(shuō)明沒(méi)有標(biāo)注，也沒(méi)有技術(shù)文件要求的，按照通用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行（表2）。

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

潤(rùn)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(guò)手工刮削而成（俗稱刮瓦口）。有兩個(gè)主要作用，一是儲(chǔ)存潤(rùn)滑油用于冷卻軸瓦與軸，二是利用接觸的圓弧楔角，通過(guò)軸的旋轉(zhuǎn)，將潤(rùn)滑油連續(xù)不斷地吸向軸瓦的承載部分，充分增強(qiáng)軸瓦內(nèi)的潤(rùn)滑效果，使軸瓦與軸有充分良好的潤(rùn)滑，并加強(qiáng)軸瓦內(nèi)潤(rùn)滑油的循環(huán)流動(dòng)。潤(rùn)滑油楔是由兩段不規(guī)則的圓弧組成的一個(gè)圓弧楔角，把油槽帶和軸瓦工作時(shí)承載的接觸面連接起來(lái)，側(cè)面接觸面截圖如圖5所示。在刮削時(shí)，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(rùn)滑楔角中部至接觸面的過(guò)渡處，刮出圓弧楔角形。圖5中，b的尺寸為軸瓦油槽帶與潤(rùn)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(rùn)滑楔角由于不承載，在刮削潤(rùn)滑楔角時(shí)，須在軸瓦精刮基本結(jié)束時(shí)進(jìn)行，根據(jù)精刮結(jié)束后根據(jù)軸瓦接觸角以及接觸點(diǎn)的痕跡，不宜提前刮削。軸瓦刮研的詳細(xì)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(dòng)軸承研點(diǎn)數(shù)要求

圖5 潤(rùn)滑油楔

（1）粗刮軸瓦（圖3a）。①將上、下軸瓦的機(jī)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(jī)械加工的痕跡。②將軸瓦涂色，上瓦、下瓦研點(diǎn)粗刮幾遍后，將軸瓦上、下瓦安裝至軸承箱與軸接觸，盤(pán)車(chē)后通過(guò)接觸后研點(diǎn)顏色查看接觸情況，反復(fù)通過(guò)軸研點(diǎn)粗刮，在軸瓦接觸面積與研點(diǎn)著色分布均勻后，可轉(zhuǎn)入細(xì)刮。粗刮時(shí)應(yīng)注意，不能將軸瓦瓦口部分刮虧，粗刮時(shí)要求軸瓦180°范圍全面接觸。

（2）細(xì)刮軸瓦（圖3b）。細(xì)刮軸瓦時(shí)，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(pán)車(chē)研點(diǎn)，開(kāi)始?jí)壕o裝配時(shí)，上、下瓦預(yù)緊力應(yīng)均勻，預(yù)緊力不宜過(guò)緊，軸能轉(zhuǎn)動(dòng)即可，隨刮隨撤墊，隨壓緊。此時(shí)同樣注意不要將瓦口刮虧。細(xì)刮多次削刮后，軸瓦接觸面斑點(diǎn)應(yīng)分布均勻、較密，此時(shí)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(diǎn)及接觸面積刮削到規(guī)定要求，研點(diǎn)方法與粗刮相同，接觸點(diǎn)由大到小，由深到淺，由疏到密，大的接觸點(diǎn)在削刮過(guò)程中，用刮刀破開(kāi)變成密集的小點(diǎn)，反復(fù)削刮研點(diǎn)，逐漸刮至要求接觸點(diǎn)數(shù)及接觸范圍角為止。在精刮將要結(jié)束時(shí)，將軸瓦的潤(rùn)滑油楔、側(cè)間隙刮削出來(lái)，達(dá)到軸瓦的使用性能。

由于刮研對(duì)鉗工技能的要求較高，在檢修5#電機(jī)時(shí)，初次刮削后，由于接觸點(diǎn)數(shù)、潤(rùn)滑油楔未滿足要求，試運(yùn)行后軸承箱溫度并沒(méi)有顯著下降，因此在繼續(xù)檢修電機(jī)的其他方面，最后再重復(fù)嚴(yán)格按照接觸點(diǎn)數(shù)、接觸范圍角、潤(rùn)滑油楔、側(cè)間隙進(jìn)行刮瓦，最后效果良好。

2.3 測(cè)量并調(diào)整滑動(dòng)軸承間隙

大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備軸瓦往往工作在高速重載的工況下，當(dāng)軸瓦材料、軸瓦結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)速度及設(shè)備負(fù)載等參數(shù)確定后，最影響軸瓦潤(rùn)滑特性的就是軸瓦油膜的厚度。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，存在最佳的軸瓦間隙。滑動(dòng)軸承間隙較小時(shí)造成軸、瓦配合過(guò)緊，對(duì)潤(rùn)滑油膜造成的壓力過(guò)大，溫升較快，且造成軸瓦表面合金材料造成損傷?；瑒?dòng)軸承間隙較大可能造成機(jī)組軸旋轉(zhuǎn)時(shí)偏移，機(jī)組振動(dòng)增大，滑動(dòng)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(rùn)滑條件，使得潤(rùn)滑油膜有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而保證轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，因此需要測(cè)量并調(diào)整滑動(dòng)軸承間隙，API標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 輸油泵機(jī)組滑動(dòng)軸承間隙、竄量、跳動(dòng)值（API標(biāo)準(zhǔn)）

使用壓鉛法測(cè)量滑動(dòng)軸承的頂間隙，使用塞尺測(cè)量滑動(dòng)軸承的側(cè)間隙。5#電機(jī)軸的直徑為110 mm，軸承間隙允許范圍為0.100～0.150 mm，測(cè)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(jìn)行緊固。

2.4 檢查清理軸承箱

檢查軸承箱無(wú)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(duì)4塊絕緣墊片進(jìn)行絕緣測(cè)試，有裂紋的絕緣墊片漏點(diǎn)產(chǎn)生火花，因無(wú)絕緣墊片配件，未對(duì)絕緣墊片進(jìn)行更換。清理軸承箱，防止軸承箱內(nèi)雜質(zhì)被帶入滑動(dòng)軸承內(nèi)。在安裝軸承箱機(jī)添加潤(rùn)滑油過(guò)程中防止軸承箱及潤(rùn)滑油帶入雜質(zhì)。潤(rùn)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(guò)程中即被清理，但是在檢修過(guò)程中、或者在換油過(guò)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(yùn)行24 h后，溫度運(yùn)行正常，但當(dāng)加載運(yùn)行5 h后，溫度開(kāi)始快速上升，解體檢查后發(fā)現(xiàn)軸瓦表面有一個(gè)圓周向的劃痕，由于在刮瓦過(guò)程中砂紙碰到軸瓦，軸瓦未清理干凈，造成軸瓦溫度短時(shí)間內(nèi)直線上升。

2.5 更換潤(rùn)滑油類(lèi)型

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

2.6 調(diào)整機(jī)組聯(lián)軸器靠背輪間隙

測(cè)量軸瓦與軸肩間隙，防止電機(jī)運(yùn)行時(shí)磁力線偏移，造成軸瓦與軸肩接觸，摩擦增多，導(dǎo)致軸瓦溫度上升。根據(jù)電機(jī)軸承箱的使用說(shuō)明，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸瓦與軸瓦兩端軸肩距離分別≥3 mm，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸瓦與兩端軸肩距離分別≥7 mm。機(jī)組聯(lián)軸器隨時(shí)間變化，彈性發(fā)生變化，在運(yùn)行時(shí)兩端軸瓦與軸肩距離不滿足要求。將電機(jī)盤(pán)車(chē)至滿足兩端距離的情況下，做好幾何磁力線的標(biāo)記，空載再次做運(yùn)行時(shí)的磁力中心線標(biāo)記，兩個(gè)標(biāo)記重合，電機(jī)的運(yùn)行磁力線與幾何磁力線未偏移。根據(jù)磁力線標(biāo)記，將機(jī)組靠背輪間距與聯(lián)軸器自然狀態(tài)下的尺寸比較，測(cè)量聯(lián)軸器尺寸，自然狀態(tài)下長(zhǎng)度為248 mm，彈性不足（聯(lián)軸器自然狀態(tài)下長(zhǎng)度為250 mm），靠背輪間隙為250 mm，偏差稍大，檢修時(shí)將電機(jī)向泵方向前進(jìn)了2 mm，以滿足電機(jī)運(yùn)行時(shí)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(shí)如果未對(duì)正，安裝偏斜時(shí)，電機(jī)運(yùn)行時(shí)油封與軸產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致潤(rùn)滑油溫度升高，同時(shí)導(dǎo)致軸瓦溫升過(guò)高，并且可能造成潤(rùn)滑油泄露。因此在安裝時(shí)要確保油封安裝方向正確，同時(shí)與軸接觸良好，不能偏斜。

2.8 檢查并潤(rùn)滑油液位

對(duì)于使用甩油環(huán)潤(rùn)滑的方式，對(duì)于潤(rùn)滑油液位，當(dāng)潤(rùn)滑油液位過(guò)高時(shí)，甩油環(huán)甩不開(kāi)會(huì)增加阻力，使油箱溫度過(guò)熱；潤(rùn)滑油液位過(guò)低，將使甩油環(huán)帶油不足，起不到潤(rùn)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(hù)保養(yǎng)過(guò)程中，為了防止設(shè)備欠潤(rùn)滑，往往過(guò)多的添加潤(rùn)滑油。

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

2.9 調(diào)整機(jī)組同軸度

由于電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端溫度及振動(dòng)均比驅(qū)動(dòng)端高，因此在安裝聯(lián)軸器后對(duì)同軸度進(jìn)行了復(fù)測(cè)合調(diào)整。但是機(jī)組振動(dòng)烈度處于A區(qū)域，對(duì)中找正后，電機(jī)的振動(dòng)確有下降，但是對(duì)非驅(qū)動(dòng)端溫度的影響較為微小。

2.10 檢查電機(jī)風(fēng)道

電機(jī)的風(fēng)道主要用于降低三相繞組溫度，電機(jī)運(yùn)行時(shí)三相繞組溫度與其他運(yùn)行電機(jī)基本相同，檢查風(fēng)道風(fēng)管，風(fēng)管內(nèi)無(wú)明顯雜質(zhì)堵塞，內(nèi)部也無(wú)大量積灰，排除風(fēng)道原因。

3 結(jié)語(yǔ)

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

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

TM307

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〔編輯 凌 瑞〕