電動機軸故障及防護措施

摘 要:文章介紹了采用滾動軸承的大中型電動機軸電流產(chǎn)生的原因及其對電動機軸瓦造成的損害，并結(jié)合實踐經(jīng)驗介紹了軸電流燒傷軸瓦的特征及處理方法。

關(guān)鍵詞:軸承燒損電動機分析軸電流措施

中圖分類號:TM32文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0072-01

引言

我廠動力廠，管轄著公司風(fēng)、水、電、氣(汽)等能源介質(zhì)供應(yīng)的單位，在我廠各個車間有著眾多的大、中型高、低壓電動機以驅(qū)動風(fēng)機、水泵、壓縮機、油泵等，中型電動機絕大部分采用的是滾動軸承。這些年來，我廠電動機故障導(dǎo)致的停運事故中以機械故障為主，尤其是軸承燒損特別多，而引起軸承故障的原因很多，有軸承質(zhì)量、軸承安裝水平、機組整體安裝水平、潤滑情況以及軸電流等因素。而由軸電流引起的軸承故障，往往會被檢修人員誤判成其他的原因以至于被忽視，使得更換后的新軸承沒有運行多長時間即燒毀。因此如何判定軸承損壞是由于軸電流引起的，又如何防止電動機軸承因軸電流損壞是我們急需解決的問題。

1 軸電流的產(chǎn)生的分析

1.1軸電流產(chǎn)生的原因主要有

(1)由于磁路磁場不平衡，有與轉(zhuǎn)軸相交鏈的旋轉(zhuǎn)磁通存在;(2)當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生接地故障，有接地電流產(chǎn)生時;(3)轉(zhuǎn)軸上有剩余磁通，起單極發(fā)電機作用;(4)鐵芯材料方向性引起磁路的磁阻不均;(5)由靜電引起，但一般靜電電流較小，作用不會太大;(6)設(shè)計時選擇扇形片數(shù)與極對數(shù)關(guān)系不正確(假設(shè)電機的極對數(shù)為p，定子鐵芯接縫數(shù)為n，則分?jǐn)?shù)n/p約分后為n′/p′，當(dāng)n′為偶數(shù)時，不會產(chǎn)生軸電流;當(dāng)n′為奇數(shù)時，會產(chǎn)生頻率為fn′的軸電流(f為電機電源頻率)。比如電源頻率為50Hz、4極電動機，它的定子沖片接縫數(shù)為6，則n/p=6/2=3/1。n′=3是奇數(shù)，故該電機就有軸電流產(chǎn)生。軸電流頻率為fn′=50Hz×3=150Hz)。

1.2 軸電流的大小

由于上述各種因素影響，使得不論是同步電動機、變頻電動機還是異步電動機，在轉(zhuǎn)軸上一定會存在軸電壓，而軸電壓的大小與電動機的生產(chǎn)工藝、鐵芯材料等有關(guān)，一般來說軸電壓很低，只有0.5～2V左右。雖然軸電壓很低，但不能說這樣不會產(chǎn)生軸電流或產(chǎn)生的軸電流危害就不大，因為這與電動機所用軸承的種類，潤滑脂等因素有關(guān)，即一旦軸電壓超過其耐電壓程度則必然會在軸—軸承—機座的回路產(chǎn)生軸電流，此時因電流回路阻抗很小，所以將有很大軸電流產(chǎn)生，軸電流值能達到十幾A到幾十A。

1.3 軸電流造成的軸承損壞的原因

電動機在運行過程中，軸承的滾珠與內(nèi)、外圈有油膜隔離，一旦軸電壓超過其耐壓值，則會擊穿油膜而放電或直接導(dǎo)電，在軸—軸承—機座的回路有軸電流流通即產(chǎn)生類似燒焊現(xiàn)象，會在軸瓦面處產(chǎn)生點狀微孔，還會使油脂潤滑性能下降，長期會使油脂變質(zhì)完全失去潤滑作用，使軸承與轉(zhuǎn)子間的摩擦阻力加大，這樣必然導(dǎo)致軸承溫度上升，使軸承內(nèi)由油脂形成的油膜變薄、破壞，其耐壓值變低，軸電流進一步加大的惡性循環(huán)，同時在運行中還會有強烈的噪聲、振動加大及設(shè)備外殼帶電等現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一旦累加到一定程度時，會使軸和軸承受到損壞。

1.4 實際案例

我廠熱電車間鍋爐給水泵多次發(fā)生因電機軸承故障使得電機軸與軸承燒死，甚至將電機燒壞，在的檢查中發(fā)現(xiàn)，軸承嚴(yán)重過熱、變黑，軸承及軸承盒內(nèi)已無潤滑油脂，軸承盒內(nèi)套磨出溝槽，軸承盒內(nèi)分布著大量黑色鐵末;同時，軸承內(nèi)套軌道存在大量麻坑并與軸燒死，電機本體內(nèi)外存有大量溢出的潤滑油脂，甚至起火，電機軸承小蓋及軸承盒磨損嚴(yán)重。而在檢修過程中，檢修人員認(rèn)為是轉(zhuǎn)子軸承機械配合不好而導(dǎo)致電動機軸承故障，只是對其進行更換軸承，修復(fù)轉(zhuǎn)子處理，忽視了是由于軸電流造成的，即投入運行。可是一般在一至二個月后，又發(fā)生軸承故障，對軸承檢查現(xiàn)象基本相同。

運用儀器對振動大的電機在運行中檢測，發(fā)現(xiàn)軸承屬于滾道磨損的故障。經(jīng)過分析認(rèn)為導(dǎo)致這種情況的原因是軸電流，因為對軸承內(nèi)外套檢查發(fā)現(xiàn)其軌道上都存在大量麻點，而這些麻點都是由放電產(chǎn)生即軸電流產(chǎn)生的。電機在運行中，曾出現(xiàn)軸承溫度異?，F(xiàn)象，此溫度異常與軸電流引起的麻點有關(guān)，溫度升高造成了軸承盒與軸承外套配合出現(xiàn)問題，引起軸承與軸承外套相對運動并磨損軸承盒外蓋和內(nèi)套;同時也使得軸承溫度繼續(xù)升高，油脂受熱熔化溢出，從而導(dǎo)致軸承故障。

1.5 軸電流的防治

(1)在軸端安裝接地碳刷，以降低軸電位，使接地碳刷可靠接地，并且與轉(zhuǎn)軸可靠接觸，保證轉(zhuǎn)軸電位為零電位，以此消除軸電流。(2)為防止磁不平衡等原因產(chǎn)生軸電流，往往在非軸伸端的軸承座和軸承支架處加絕緣隔板，以切斷軸電流的回路。(3)為了避免其他電動機附件導(dǎo)線絕緣破損造成的軸電流，要求檢修運行人員細(xì)致檢查并加強導(dǎo)線或墊片絕緣，以消除不必要的軸電流隱患。

1.6 對我廠熱電車間鍋爐給水泵電機的改造以及改造后的情況

(1)首先檢查了電動機導(dǎo)線的絕緣，并進行真空浸染加強絕緣。(2)在非軸伸端的軸承座和軸承支架處加絕緣隔板，以切斷軸電流的回路。(3)在軸端安裝接地碳刷，以降低軸電位，使接地碳刷可靠接地，并且與轉(zhuǎn)軸可靠接觸，保證轉(zhuǎn)軸電位為零電位，以此消除軸電流。(4)更換介電強度更高、滴點溫度更高的潤滑脂。(5)加強潤滑制度的管理，以及點巡檢的管理。

通過改造以及加強管理，現(xiàn)給水泵電機運行狀態(tài)良好，并且在運行過程中軸承溫度低于改造前10°左右，一般均在40°左右;電動機動行時振動減小;電機軸承壽命增加，延長了軸承更換周期，降低了檢修成本，同樣也延長了電機壽命;電動機連續(xù)運行6個月未發(fā)生軸承故障。

1.7 應(yīng)用推廣

經(jīng)過這次對熱電車間鍋爐給水泵電機的改造，認(rèn)為在電動機軸承故障中有一部分是由于軸電流引起的，卻往往被忽視了，以至于造成電機軸承故障頻繁，使電機壽命縮短。為此，應(yīng)在中型高、低壓電機中進行軸電流普查，對其進行改造，使軸電流不能對電動機構(gòu)危害。

參考文獻

[1]王鑫.電機軸電流的分析[J].電機技術(shù)，2005(1).

[2]任明霞.交流電動機產(chǎn)生軸電流故障的分析[J].電力學(xué)報，2003(3).

[3]楊萍.電動機軸電流的危害及消除軸電流的措施[J].包鋼科技，2005(4).

[4]柴永金.對電動機軸電流的分析及防范[J].云南電力技術(shù)，2001(3).