電動機軸承故障分析與處理

曹允許

（上海市中石化上海石油化工股份有限公司，上海200540）

0 引言

電動機是生產現場主要電力拖動設備，電動機的故障主要分為電氣故障和機械故障，如果發生了機械故障，輕則引起電動機氣隙不均勻，使電動機運行時產生異聲，造成電能損耗，重則造成定轉子鐵芯相互摩擦，產生高溫進而燒毀線圈，引起電氣故障。而電動機機械故障主要表現就是軸承失效、損壞。我單位常用的電動機軸承少數為滑動軸承，絕大多數都是滾動軸承，類型有深溝球軸承和短圓柱滾子軸承，本文以滾動軸承故障為例，對電動機軸承的失效原因進行分析，并總結出有利于電動機運行管理的經驗，以延長軸承的使用壽命，保證電動機“安穩長滿優”運行。

1 游隙選型不當影響軸承壽命

1.1 典型事例

動力車間6kV循環水泵電動機型號為YKK500－6，功率為560 k W，前軸承采用SKF NU328C3鋼保持架短圓柱滾子軸承，運行中軸承噪聲較大，有明顯的嗒嗒聲，振動數據正常，采用補充潤滑脂的方法可暫時使噪聲有所降低，但幾個小時后噪聲又會重新升高。

1.2 原因分析

（1）軸承的游隙包括徑向游隙和軸向游隙，是滾動軸承的重要質量指標，也是軸承應用中的重要參數，工作游隙的大小對軸承的溫升、噪聲、振動等性能有影響。在實際使用電動機的過程中，游隙選擇過小，會造成軸承運行時潤滑油膜承載力不足，增大摩擦力矩從而引起軸承發熱，減少軸承壽命，甚至會燒毀軸承；如果游隙選擇過大，則會使軸承運行時的潤滑油膜不穩定，造成電動機振動大、噪聲超標進而影響軸承壽命。（2）軸承徑向游隙值根據大小可以分為3組，即基本組（普通組）、小游隙組（C2）、大游隙組（C3、C4）。其中，大游隙組適用于內外圈配合過盈量較大、內外圈溫度差大、深溝球軸承需要承受較大軸向負荷、需要改善調心性能、需要提高軸承極限轉速和減小軸承摩擦力矩等場合，而小游隙組適用于較高的旋轉精度、需要嚴格控制外殼孔的軸向位移以及需要減小振動和噪音的場合。（3）由于我單位許多電動機已經使用了40多年，原始資料缺失，基礎資料不全，在日常的電動機管理中對軸承的專業化管理不足，對軸承的結構形式、精度等級、潤滑方式等情況記錄不明，導致了電動機軸承與實際工作狀況不符，縮短了軸承的壽命，使其過早地失效。

1.3 對策

選擇徑向游隙合適的軸承，將電動機軸承由SKF NU328C3鋼保持架短圓柱滾子軸承更換為SKF NU328短圓柱滾子軸承，以減小軸承的徑向游隙，使得電動機運行時能夠形成穩定的潤滑油膜，從而降低噪聲。

對現場的電動機進行逐步排查，完善電動機軸承數據，認真分析研究電動機的結構和軸承的工作狀況，選擇類型合適的軸承。

2 安裝配合不當造成軸承失效

2.1 典型事例

丙烯腈裝置電動機型號為YB315L1－2，功率為160 k W。2009年9月17日，電動機前軸承嚴重發熱，導致軸承潤滑脂在高溫下熔化流失，引發電動機軸承軋死，保持架碎裂，進而造成電動機前軸承燒毀。

乙二醇裝置洗滌水泵電動機型號為YAKK4002－4W，功率為280 k W，2005年2月泵廠配套，2007年3月投入使用。2012年5月，電動機振動大，其水平振動值為5.2 mm/s，垂直振動值為4.3 mm/s。

2.2 原因分析

（1）拆卸或安裝軸承應該按照規范合理的方法進行，應使用加熱法來安裝軸承。但是現場檢修時經常野蠻操作，使用銅棒或鐵錘等將軸承硬敲到轉軸上面，這樣就會造成軸承損壞，甚至會損傷轉軸。（2）電動機定、轉子不同心，中心配合超差，由于定子與端蓋止口的加工誤差和檢修中的磨損等因素的影響，以及端蓋本身的有功誤差與磨損，使電動機軸承內外圈不同心，存在傾斜角α，傾斜角超差時會造成滾子或鋼球局部受到擠壓，軸承工作游隙減小，軸承發熱而過早失效。一般單列向心短圓柱滾子軸承的允許傾斜角為α≤2′，單列向心球軸承的為α＝2′～10′，最大傾斜角分別不超過（1/30）°和（1/6）°［1］。

2.3 對策

嚴格控制電動機檢修質量，制定詳細的檢修方案，并規范檢修流程，認真執行質量驗收。通過對電動機進行動平衡校驗、轉子同心度校驗、機座水平校驗以及機座雙端止口平面跳動校驗，發現乙二醇裝置洗滌水泵電動機存在著機座雙端止口平面跳動及機座雙端止口內圈跳動的問題。

3 潤滑不良造成軸承失效

3.1 典型事例

2009年1月2日，1#乙二醇G－920B高壓電動機有異聲，同時后軸承座處有黑色的潤滑脂滲出，對該電動機進行解體檢查后發現潤滑脂已變質，存在著潤滑脂未及時補充的情況。

3.2 原因分析

（1）滾動軸承既有滾動摩擦也有滑動摩擦，滑動摩擦是由于滾動軸承在表面曲線上的偏差和負載下軸承的變形造成的，隨著速度和負載的增加，滾動軸承的滑動摩擦會增大，為了減少摩擦，降低溫升及噪聲，防止軸承被銹蝕，應該選用合適的潤滑脂。我單位的電動機均采用通用3#鋰基脂。這種統一性雖然對電動機的潤滑管理帶來了一定的便利，但給部分低轉速電動機的軸承也造成了不少損傷，因為3#鋰基脂黏度較低，在低轉速下無法形成良好的油膜，會引起潤滑不良。（2）我單位采用的30 k W以下的隔爆型電動機，基本上都沒有加油嘴，無法及時補充、更換潤滑脂，運行時間久了潤滑脂就會產生不足、變質等問題，從而導致軸承磨損。

3.3 對策

建立完善的電動機潤滑管理制度，并健全完善電動機潤滑臺賬，針對每一臺電動機都要確定合理的潤滑方法，選擇型號正確的潤滑脂并確定潤滑脂的用量及更換周期。

4 電動機安裝及對中不當引起軸承故障

4.1 典型事例

乙二醇裝置冷凍機電動機YKK4003－2W，功率為400 k W，2013年12月隨設備送出檢修，檢修結束后在現場空載試車時數據良好，但通過聯軸器將電動機和設備連接起來運行時，該電動機水平振動數據明顯增大，為4.2 mm/s。

2012年4月27日，乙二醇泵房水泵電動機YKK5004－6，功率為800 k W，前軸承振動大，水平方向振動值為4.9 mm/s，垂直方向振動值為3.2 mm/s。經檢查發現由于之前電動機更換了鋼結構基礎，而鋼結構基礎安裝位置出現了偏差，致使電動機的軸伸端底部仍有40 mm懸空，造成了電動機運行時前軸承振動過大。

2014年2月，氰化鈉車間粉塵排風機電動機Y315S－4，功率為110 k W，整體振動數據偏大，電機振動最大處水平方向振動值為41.2 m/s，垂直方向振動值為38.5 mm/s，均處于 D區域［2］，振動強度足以使機器損壞。

4.2 原因分析

（1）電動機運行與拖動設備是分不開的，電動機的運行狀況與拖動設備的安裝也有著密切的關系，電動機的正常運行需要電氣、設備甚至工藝等各專業相互配合。（2）電動機聯軸器校中心是一項很重要的工作，但實際運行中并沒有引起重視，校中心的準確性直接影響到電動機的安全穩定運行。

4.3 對策

（1）加強與設備專業的配合，確保電動機安裝正確、對中數據良好。（2）利用裝置大中修時停車的機會，通過計算電動機重量、負載等，對電動機的基礎進行加固，使其符合電動機正常運行的要求。

5 質量原因引起軸承故障

5.1 典型事例

2009年2月25日，2#乙二醇電動機YKK4003－2W，功率為400 k W，其高壓柜內綜合保護器保護動作，開關跳閘。對電動機解體檢查后發現，電動機非軸伸端軸承嚴重磨損，軸承內鋼圈嚴重變形。從軸承內鋼圈的損壞情況來判斷，是軸承本身的質量問題引起了電機故障。

5.2 原因分析

我國軸承鋼的質量水平和質量穩定性較國際先進國家存在較大的差距，使得軸承本身存在缺陷，影響了軸承的使用壽命以及可靠性。出現頻率最高的缺陷有表面材料裂紋、縮孔、碳化物液析、碳化物網狀、內裂等。

5.3 對策

加強軸承采購環節的管理，選用質量達標的軸承，增加軸承的診斷次數，并提高軸承運輸過程的安全可靠性。

6 結語

殷鑒未遠，覆轍猶存，事故是最好的老師。本文通過總結我單位近幾年內發生的幾起電動機軸承故障的典型事例，針對發生的原因提出了相應的對策，便于在以后的電動機管理工作中做到有的放矢，提高電動機管理水平，及時消除電動機運行中的缺陷及隱患。

［1］劉澤九.滾動軸承應用手冊［M］.機械工業出版社，2006

［2］顧滿林.石油化工廠設備檢修手冊［M］.中國石化出版社，2007