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

        2020-11-26 04:12:17喬美中廣核新能源投資深圳有限公司江蘇分公司
        數(shù)碼世界 2020年5期
        關(guān)鍵詞:保持架軸承電機(jī)

        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)動設(shè)備,其軸承是電機(jī)的主要部件,對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組中涉及到電機(jī),其功能對設(shè)備安全運(yùn)行起著舉足輕重的作用,在電機(jī)運(yùn)行時,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,給我們診斷帶來一定的極大困難,現(xiàn)從如下幾個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)行中軸承的不良潤滑,導(dǎo)致軸承的過熱,連續(xù)長期過熱,最終引起軸承潤滑不良、材質(zhì)的過渡疲勞,硬度極大下降。軸承內(nèi)圈嚴(yán)重位移,滾動體長時間失圓,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,發(fā)現(xiàn)軸承嚴(yán)重發(fā)熱時,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)軸承潤滑良好。軸承內(nèi)油量加注過多,會導(dǎo)致軸承滾珠打滑,由滾動摩擦變成滑動摩擦,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,最后造成軸承潤滑不良和加大振動。

        2 安裝的影響

        2.1 做好安裝前軸承的檢查工作。首先要型號正確。

        2.2 安裝專用工具選擇。選擇合適工具,避免在安裝時作業(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,滾子的振動加大,都會引起故障。

        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 選型對于電機(jī)很重要。如果在軸承選型過程中選擇錯誤,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)在華潤公司工作過,6 千伏高壓電動機(jī)發(fā)生多次軸承的損壞,特別是驅(qū)動端側(cè)軸承,損壞程度更是超出想象。軸承驅(qū)動端是雙軸承,由滾動軸承和滾珠軸承組成,軸承型號不在此列舉。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。對于重型沖擊性、負(fù)荷大,推介選用保持架為鋼性的。對于振動大、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,能夠確保有充足時間做出反應(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,每一個工藝流程做到工藝求精。

        五、診斷檢測

        軸承檢測手段通常是溫度測量、噪聲檢測及振動參數(shù)檢測,經(jīng)過數(shù)據(jù)檢測與歷次檢測對比,分析判斷電機(jī)是否在正常范圍之內(nèi),如發(fā)現(xiàn)有檢測數(shù)據(jù)異常,要加大檢測周期,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、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)加裝測溫、測振裝置,將數(shù)據(jù)傳到主控監(jiān)控室,實(shí)時監(jiān)控。

        2 專項檢測,在風(fēng)機(jī)定檢或維護(hù)時,用檢測儀器對電機(jī)進(jìn)行檢測,判斷軸承情況,作劣化趨勢分析,并確定電機(jī)軸承的維修時間。

        六、軸承的故障識別方法

        對運(yùn)行電機(jī)可識別或預(yù)測運(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:潤滑油脂不達(dá)標(biāo);軸承選型錯誤、電機(jī)與機(jī)械軸不對中振動過大;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)時極易產(chǎn)生異響。當(dāng)過度疲勞運(yùn)轉(zhuǎn)時,軸承表面金屬會剝落,軸承間隙增大也會產(chǎn)生異響。

        3 損傷

        可根據(jù)滾動軸承拆卸檢查時發(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)、外圈滾道面和滾動體上均承受周期性脈動載荷的作用,進(jìn)而引起周期的接觸應(yīng)力變化。長期接觸應(yīng)力達(dá)到一定程度,軸承會產(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降低的,加大電機(jī)振動和噪聲發(fā)生。

        3.2 燒傷

        長期運(yùn)行電機(jī)軸承發(fā)生軸承燒傷,可以從電機(jī)軸承滾道、滾動體上有燒傷痕跡。原因通常是潤滑油脂質(zhì)量問題、潤滑油脂長期運(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)在裝配時落入異物、潤滑油脂太少或潤滑油脂發(fā)生混油現(xiàn)象等。

        七、診斷軸承方法

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

        1 簡易診斷,

        1.1 聲音進(jìn)行診斷

        通過聲音進(jìn)行識別需要有豐富的經(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?,造成軸承溫度異常升高,還會伴隨出現(xiàn)其他異?,F(xiàn)象,可能噪音加大。

        1.3 潤滑劑的化驗(yàn)進(jìn)行診斷

        通過對潤滑油脂抽取化驗(yàn),檢測潤滑油脂各項指標(biāo)是否在合格范圍之內(nèi),同時對油脂內(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 振動值分析判斷

        振動參數(shù)的大小是通過振動檢測裝置獲取的,通過實(shí)際值與標(biāo)準(zhǔn)值對比,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,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,同時軸承沖擊響應(yīng)產(chǎn)生幅值就越大,最后隨著軸承故障長期運(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)對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài),利用各項檢測手段,分析參數(shù)和監(jiān)測數(shù)據(jù),用在線檢測噪聲、溫度測量、振動檢測,全方位判斷電機(jī)運(yùn)行各項數(shù)據(jù),綜合分析電機(jī)運(yùn)行時各項數(shù)據(jù)是否滿足電機(jī)正常運(yùn)行要求,對獲取和采集數(shù)據(jù)信息與以往進(jìn)行對比分析其變化趨勢,制定有效處理措施,做到動態(tài)跟蹤,取得了明顯的成果。

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