電機軸承打滑故障的分析與消除方法

王彥之 馮富成（新疆烏魯木齊石化公司煉油廠電修車間，新疆烏魯木齊830019）

電機軸承打滑故障的分析與消除方法

王彥之 馮富成（新疆烏魯木齊石化公司煉油廠電修車間，新疆烏魯木齊830019）

本文闡述和介紹了我廠P202水泵電機因機泵配套后，軸系徑向載荷過小，不能滿足電機選用軸承的最低載荷要求，導(dǎo)致軸承滾子打滑不能滿足機泵不能長周期安全運行的原因以及改造的辦法。

軸承打滑；最小負荷

前言

我廠循環(huán)水裝置P202機泵為我廠100萬噸大芳烴裝置供應(yīng)循環(huán)水的主要設(shè)備，因設(shè)計時為兩臺400kW，一臺630 kW三臺泵，正常生產(chǎn)時開兩臺400 kW水泵僅能滿足大芳烴裝置70%的生產(chǎn)負荷需求，不能滿足大芳烴裝置滿負荷生產(chǎn)的需要，因此大芳烴裝置正常運行期間630 kW一直處于運行狀態(tài)。自2010年10月開工至2011年11月，在短短的13個月時間內(nèi)，該電動機軸伸端軸承在短短的13個月內(nèi)損壞并四次停機檢修更換軸承8套，因該機泵停機檢修時大芳烴裝置只能維持在70%的負荷運行，因為該機泵的停運檢修直接影響大方烴的裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)，這個問題一直困擾著我廠的正常生產(chǎn)。

2011年11月20日，工藝車間巡檢人員在巡檢再次發(fā)現(xiàn)P202電機振動突然上升從正常振值1.5mm/s快速上升至4.7mm/s，聲音異常增大，經(jīng)車間技術(shù)人員現(xiàn)場確認(rèn)電機聲響為軸承缺油所致，加少量潤滑油后電機聲音消除、振動略有下降，運行20分鐘左右后，聲音異常、振動再次惡化，使用SKF軸承檢測儀檢測發(fā)現(xiàn)，檢測結(jié)果為軸承內(nèi)圈故障，經(jīng)聯(lián)系生產(chǎn)車間協(xié)調(diào)相關(guān)車間降低負荷后，停泵并對電機進行解體檢查檢修。

一、設(shè)備情況介紹

該機泵為廣東佛山肯富來泵業(yè)配套生產(chǎn)機泵，電機為南陽防爆集團有限公司配套.

根據(jù)現(xiàn)場對電機進行解體檢查，電機軸伸端SKFNU330 C3軸承已失效損壞，軸承內(nèi)圈磨損嚴(yán)重。電機軸承內(nèi)圈彈道無有效的潤滑油膜，電機軸承運行中沒有形成有效的潤滑油膜，是電機軸承快速失效的原因。軸承外圈潤滑油充足，而內(nèi)圈沒有潤滑脂的附著，因為軸承滾子上附著的潤滑脂傳遞至軸承內(nèi)圈，造成電機軸承內(nèi)圈潤滑脂不足而快速的失效并損壞。按照設(shè)計滾子正常運行時，電機軸承潤滑應(yīng)良好，造成這種情況的主要原因為軸承滾子打滑引起。

二、軸承打滑的原因分析：

引自SKF軸承綜合型錄314頁；542頁。

單列滾子軸承所需的最小負荷：

Frm=Kr（6+4n/nr）（dm/100）2

Frm最小徑向負荷Kr最小負荷系數(shù)

n轉(zhuǎn)速nr參考轉(zhuǎn)速

dm軸承平均直徑

由以上公式可知NU330軸承的最小負荷為：

Frm=Kr（6+4n/nr）（dm/100）2=0.2（6+4*1000/2200）［（150+320）/ 100］2=8.63kN

6330軸承的最小負荷為：

Frm=Kr（6+4n/nr）（dm/100）2=0.03（6+4*1000/4300）［（150+320）/ 100］2=4.5kN

因P202電機負載為雙支撐離心泵，連接為單膜片聯(lián)軸器泵端的徑向負荷不能傳遞至電機，該電機轉(zhuǎn)子重量約為1000kg，雙軸承支撐，平均徑向載荷約為5kN，而正常運行時電機轉(zhuǎn)子處于動平衡狀態(tài)，電機轉(zhuǎn)子的動負荷較小合計將大大小于NU330軸承的最小負荷8.63kN的最小徑向負荷。因為伸端軸承承受的徑向負荷較小，滿足不了柱軸承NU330軸承的最小負荷要求，當(dāng)滾動體通過軸承的非載荷區(qū)（負荷過小）時，由于選用的軸承為C3大間隙軸承游隙較大，故在離心力作用下滾動體與內(nèi)圈脫離接觸，失去了使?jié)L動體滾動的推動力而產(chǎn)生打滑；待滾動體進入載荷區(qū)后，滾動體突然獲得推動力而使自轉(zhuǎn)速度猛增，故延續(xù)了打滑現(xiàn)象，又由于潤滑脂和空氣阻力，使保持架的轉(zhuǎn)速低于理論轉(zhuǎn)速（即滾動體只滾動而無滑動的轉(zhuǎn)速），這也是產(chǎn)生打滑的原因。打滑時軸承滾柱繞自身軸線陀螺旋轉(zhuǎn)，保持架與滾柱之間產(chǎn)生以的滾柱自身軸線為旋轉(zhuǎn)軸的有害相對速度，造成電機運行時滾柱磨保持架，磨削出銅沫，進而造成軸承損壞。

三、軸承結(jié)構(gòu)的改造

為解決這個問題，我們將軸伸端軸承柱軸承NU330改為深溝球軸承6330，即電機前后軸承均為6330。而改造后，圓柱磙子軸承在軸承室內(nèi)外圈為固定安裝，內(nèi)圈自由軸向移動以釋放軸的熱膨脹，而改為6330軸承后，軸承室的內(nèi)外油封蓋將阻止軸的熱膨脹應(yīng)力的釋放，考慮到軸承在徑向因過盈配合能防止軸承徑向的旋轉(zhuǎn)及跑套，而軸向上因為膨脹應(yīng)力的變化十分緩慢，在熱膨脹的作用下軸承沿軸向的緩慢移動且電機一直處于熱穩(wěn)定狀態(tài)膨脹變化不大，軸向移動頻率較低又不能導(dǎo)致軸承室的磨損，從而保證了機泵軸承室的安全運行。

為讓軸承在軸承室軸向上能有效的釋放軸的熱膨脹應(yīng)力，在軸伸端軸承內(nèi)外蓋固定軸承外圈的止口均加工掉2mm，即將軸伸端軸承放開，以避免轉(zhuǎn)軸的熱膨脹應(yīng)力損傷軸承，如下圖3。

圖3 電機軸承室加工圖

為保證改造后的設(shè)備安全運行，我們聯(lián)系了電機的生產(chǎn)廠家，要求設(shè)計人員對改造的方式進行論證和計算，答復(fù)能保證電機安全運行后，我們按以上方法進行了改造改造后機泵投入生產(chǎn)后該機泵運行良好。

四、改造后的效果驗證

通過對對水泵電機軸承的改造，經(jīng)過近一年的運行，電機運行良好，沒有再發(fā)生因軸承打滑而引起軸承失效的現(xiàn)象，解決了水泵電機軸承失效問題。運行效果良好，改造的效益顯著，相同故障時具有一定的參考價值。

［1］減少滾動軸承打滑的方法彭拾義馮惠芳《機械制造》1992年10期.

［2］滾動軸承的失效分析梁華理化檢驗2005年41期.

［3］滾動軸承早期失效分析-《軸承》2008年第02期.