引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)軸承故障診斷分析

侯立明 張新偉

（河南安飛電子玻璃有限公司，河南 鄭州450016）

1 引言

為掌控普通軸承使用壽命，我公司將振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到變頻電動(dòng)機(jī)上，對(duì)電動(dòng)機(jī)軸承進(jìn)行定期振動(dòng)檢測(cè)與頻譜分析，及時(shí)捕捉軸承早期電腐蝕跡象，然后通過(guò)加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，延長(zhǎng)軸承使用壽命至失效前期再更換。這樣通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)既掌握了變頻電動(dòng)機(jī)軸承損傷的發(fā)展情況，又避免了因軸承損壞引起的故障停機(jī)，為公司降低了生產(chǎn)成本。

2 軸電流的產(chǎn)生

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸兩端之間或軸承之間產(chǎn)生的電位差叫做軸電壓。目前，廣泛應(yīng)用的變頻電動(dòng)機(jī)大部分采用PWM變頻電源供電，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的軸電壓主要是由于電源三相輸出電壓矢量和不為零的分量產(chǎn)生。軸電壓通過(guò)電機(jī)軸、軸承、定子機(jī)座或輔助裝置構(gòu)成閉合回路產(chǎn)生軸電流。在正常情況下，電動(dòng)機(jī)的軸電壓較低，軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油膜能起到絕緣作用，不會(huì)產(chǎn)生軸電流。但當(dāng)軸電壓較高，或電機(jī)起動(dòng)瞬間油膜未穩(wěn)定形成時(shí)，軸電壓將使?jié)櫥湍し烹姄舸┬纬苫芈樊a(chǎn)生軸電流。在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，采用PWM變頻電源供電的變頻電動(dòng)機(jī)極易產(chǎn)生高頻軸電流。

3 振動(dòng)技術(shù)檢測(cè)軸承故障

3.1 高壓喂料器驅(qū)動(dòng)變頻電動(dòng)機(jī)軸承故障案例

高壓喂料器驅(qū)動(dòng)變頻電動(dòng)機(jī)額定功率30KW，額定轉(zhuǎn)速960RPM，實(shí)際轉(zhuǎn)速在1200RPM左右，軸承型號(hào)NSK 6312。

該變頻電動(dòng)機(jī)在2008年5月之前振動(dòng)總值較低，振動(dòng)趨勢(shì)平穩(wěn)，頻譜中未發(fā)現(xiàn)軸承缺陷頻率。7月采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)顯示該電動(dòng)機(jī)振動(dòng)總值明顯超過(guò)以前振動(dòng)值，在頻譜中發(fā)現(xiàn)了6312軸承的外圈缺陷頻率，并且占主要振動(dòng)能量，振動(dòng)幅值較高。根據(jù)電動(dòng)機(jī)前期頻譜和現(xiàn)在頻譜，基本判斷軸承發(fā)生了電蝕現(xiàn)象。通知車(chē)間維修人員加強(qiáng)潤(rùn)滑保養(yǎng)，并注意點(diǎn)檢電動(dòng)機(jī)軸承溫度變化。隨后，利用振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)繼續(xù)跟蹤觀察軸承故障發(fā)展趨勢(shì)。2009年6月電動(dòng)機(jī)軸承振動(dòng)趨勢(shì)又開(kāi)始攀升，頻譜中開(kāi)始出現(xiàn)了6312軸承的保持架缺陷頻率，并且在徑向上軸承外圈缺陷頻率的周?chē)霈F(xiàn)了保持架缺陷頻率的邊頻（見(jiàn)圖1），這時(shí)現(xiàn)場(chǎng)用聽(tīng)診器也能夠聽(tīng)到電動(dòng)機(jī)軸承的噪音。此時(shí)可判斷軸承電蝕故障已經(jīng)非常明顯，建議車(chē)間在近期計(jì)劃停機(jī)中更換軸承。

2009年9月車(chē)間計(jì)劃停機(jī)更換該變頻電動(dòng)機(jī)。打開(kāi)更換下的電動(dòng)機(jī)軸承，發(fā)現(xiàn)6312軸承內(nèi)外圈嚴(yán)重電腐蝕（見(jiàn)圖2)。

3.2 木片計(jì)量?jī)x變頻電動(dòng)機(jī)軸承故障案例

木片計(jì)量?jī)x電動(dòng)機(jī)額定功率11KW．額定轉(zhuǎn)速1487RPM,實(shí)際轉(zhuǎn)速1750RPM左右，軸承型號(hào)NSK 6209。2009年6月在定期檢測(cè)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)總值上升明顯。由于在此之前的包絡(luò)頻譜中已存在軸承外圈缺陷頻率，故可以判斷該電機(jī)軸承損傷程度在加重。隨后2月和3月的振動(dòng)數(shù)據(jù)顯示，振動(dòng)趨勢(shì)繼續(xù)上升（見(jiàn)圖3），軸承外圈缺陷幅值上升幅度增大，并且占有主要振動(dòng)能量，現(xiàn)場(chǎng)噪音明顯。此時(shí)可判斷軸承故障已非常明顯，建議車(chē)間在近日計(jì)劃停機(jī)中更換軸承。

2009年9月車(chē)間計(jì)劃停機(jī)更換該變頻電動(dòng)機(jī)軸承。軸承內(nèi)外圈上都產(chǎn)生了“搓衣板“式的凹槽條紋損傷。

4 總結(jié)

這種在軸承內(nèi)外圈或滾動(dòng)體上產(chǎn)生的“搓衣板”式的凹槽條紋損傷，我們稱(chēng)之為電蝕損傷。電蝕損傷主要是軸電流局部放電能量釋放產(chǎn)生的高溫，融化軸承內(nèi)圈、外圈或滾珠上許多微小區(qū)域，并形成凹槽。電蝕損傷會(huì)該電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)噪聲、高振動(dòng)，影響軸承壽命。

采用變頻控制的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正在以其卓越的性能和經(jīng)濟(jì)性，在調(diào)速領(lǐng)域開(kāi)始廣泛應(yīng)用。因變頻電源的特殊性，以及系統(tǒng)對(duì)高速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)響應(yīng)等需求，給電動(dòng)機(jī)也帶來(lái)了在電磁、結(jié)構(gòu)、絕緣、軸承防護(hù)等方面的新課題。

通過(guò)應(yīng)用振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，可有效判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，掌控設(shè)備故障發(fā)展趨勢(shì)，極大改善了僅靠人工經(jīng)驗(yàn)判斷設(shè)備故障的能力，避免了定期維修造成的不必要損失，降低了生產(chǎn)成本。

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