高壓電機軸承溫度過高及振動異常的處理

姜烈偉

(廣東省韶關市韶關發電廠，廣東 韶關 512132)

高壓電機軸承溫度過高及振動異常的處理

姜烈偉

(廣東省韶關市韶關發電廠，廣東 韶關 512132)

針對YKK6301-4型高壓電機軸承溫度過高及振動異?，F象，通過對風機解體檢查以及運行參數分析判斷，確定電機軸承溫度過高及振動異常原因為聯軸器配合不良、軸承保持架外圈與軸承外圈間隙過小，提出了解決方案。通過方案實施證明了方案的有效性，滿足了機組的負荷需求，保證了鍋爐的安全運行。

高壓電機；軸承溫度高；軸承振動；聯軸器

0 引言

目前，火力發電廠許多大容量高壓電機的軸承已由原來的滑動軸承改為滾動軸承，這是因為滾動軸承的摩擦系數小，并具有傳動效率高、使用和維護方便、價格低廉等優點。但是，滾動軸承的運行溫度和振動卻不如滑動軸承穩定。實際應用中，滾動軸承的運行溫度和振動異常成為影響電機正常運行的最主要因素。

下面以某煤矸石電廠12?MW機組鍋爐配置的一次風機的高壓電機為研究對象，針對電機軸承溫度高以及振動大的異常問題，通過對設備的檢查和運行參數分析，找到了故障原因，提出了具體的解決方案。方案實施后，設備經過1年多的運行，軸承的運行溫度和振動均未見異常，這為機組的穩定運行提供了有力的保障，也為同類型高壓電機異常問題處理提供了參考。

1 設備簡介

該電廠1臺12?MW機組鍋爐配置1臺一次風機。與該風機配套的電機由湖南長沙電機廠生產，型號為YKK6301-4，具體參數為：額定功率1?800?kW；額定電壓6?000?V；額定電流200?A；額定轉速1?489?r/min；F級絕緣。電機軸承采用滾動軸承，軸伸端軸承型號為NU2238EC和NU6238EC，非軸伸端軸承型號為NU2238EC，都是由德國SKF公司生產的。軸承潤滑脂使用3號鋰基脂。

2 異常現象

該電機自2013年投入運行以來，軸承溫度一直處于異常狀態，軸承溫度在70—80?℃范圍波動(軸承溫度≥85?℃時聯跳一次風機)；電機振動最大時達到60?μm(振動值≥65?μm時聯跳一次風機)。由于該電機軸承溫度過高及振動異常，經常造成機組被迫減負荷運行。2014年發生了因軸承溫度超限聯跳一次風機，并造成爐膛MFT(Main?Fuel?Trip，主燃料跳閘)保護動作的后果，嚴重威脅機組的安全運行。而機組在正常運行時，由于是單臺一次風機，不允許停運，因此只能采用風扇和壓縮空氣對軸承端蓋表面進行吹風冷卻以及在運行中補充少量的潤滑油脂的臨時措施，但效果不是很明顯，沒能從根本上解決問題。

2015年2月，利用機組臨修機會對其進行檢查，發現電機軸承嚴重磨損，潤滑脂變黑，并且摻雜著許多銅粉。更換了同型號的軸承后，經過半個多月的運行，軸承溫度及電機振動再次出現異常，而且情況更加嚴重，軸承溫度最高升到91?℃；電機軸承振動也加劇，測得軸向振幅高達390?μm，垂直振幅160?μm，水平振幅180?μm，已嚴重超標；同時測得電機定子繞組及鐵心溫度為52?℃，因此只能停機維修。

3 異常原因分析

一次風機停運后，拆開電機與負載的聯軸器對輪，使電機進行空載運轉。電機試運轉1?h，振動異?，F象消失，測得振幅最大值16?μm，軸承最高溫度為64?℃，空載電流為46?A。由此可以判斷電機空載試轉正常，這表明電機的振動并非來自電機本身。

對電機進行解體檢查，發現軸伸端軸承保持架外邊緣與軸承外圈內邊磨損嚴重，磨損量達1.5?mm；潤滑油脂變黑并摻雜許多銅粉；軸承蓋、軸套以及軸頸沒有磨損和變色。用電機清洗劑洗凈后測量，軸套及軸頸與軸承配合公差合格。檢查電機定、轉子鐵心完好，無磨損痕跡，轉子、風葉平衡塊無松動、脫落現象。

電機運行中軸承溫度過高及振動異常的原因有很多，包括電機本身電磁和機械以及負載機械等方面的問題，都會對電機軸承的溫度及振動產生影響。軸承溫度過高最常見的原因有：

(1)?油脂過多或缺油；

(2)?軸頸與軸承配合過松；

(3)?軸承與軸套配合過松；

(4)?潤滑油有雜質；

(5)?潤滑油脂牌號不合適；

(6)?電機振動過大或軸承損壞等。

電機振動異常最常見的原因有：

(1)?電機與負荷設備中心不準；

(2)?電機基礎與電機發生共振；

(3)?電機轉子軸彎曲；

(4)?轉子平衡塊脫落；

(5)?轉子鐵心松動；

(6)?定、轉子氣隙偏差過大；

(7)?定、轉子相磨；

(8)?軸承損壞或間隙過大；

(9)?電機安裝不緊固或裝配不良以及負載振動過大等。

通過對電機的檢查以及在電機空載試轉過程中軸承振動及溫度、電機三相電流均正常等情況分析，可以排除軸承溫度過高及振動異常是由電機電磁或電機軸承與軸承油封蓋、軸套、軸頸的裝配不當所引起的。

經現場檢查，發現風機的軸承、轉子以及風葉沒有明顯的磨損或損壞痕跡，但發現聯軸器的2個對輪有磨損，如圖1所示；用來連接2個對輪的蛇形彈簧片也有磨損痕跡，其中部分蛇形彈簧片以及對輪保持罩均發現有明顯的裂紋。因此，綜合分析確定電機軸承溫度過高及振動異常原因為：軸承的對輪及蛇形彈簧片磨損造成裝配不緊密。而電機承軸溫度過高，一方面是由振動引起的，另一方面是由于軸承的型號選擇不當引起的。

圖1 聯軸器的對輪磨損

綜上，可以得出如下結論。

(1)?電機配裝的軸承型號為NU2238EC，在更換原同型號新軸承時，測得總間隙為80?μm，軸承的間隙過小；而測得軸承保持架外圈與軸承外圈的總間隙為20?μm，間隙也過小。當電機帶負荷，特別是帶較大負荷運行時，軸承受力加大，振動比空載時大，軸承的摩擦力大幅度增大。由于軸承的間隙過小，容易造成軸承溫度過高，特別是軸承保持架外圈與軸承外圈的間隙過小，更容易相互摩擦，造成軸承發熱。

(2)?電機與風機采用蛇簧聯軸器接連。電機經過1年多的運行，聯軸器的2個對齒輪以及連接齒輪的蛇形彈簧片的磨損越來越嚴重，使得2個對齒輪受力不均，聯軸器配合不良，造成電機振動過大，軸承溫度升高。從電機軸承振動的情況看，軸向振幅達390?μm，超標最嚴重，可以說明振動的原因是聯軸器配合不良。

4 異常解決方案

經以上分析，對一次風機的電機作了如下處理。

(1)?電機軸伸端和非軸伸端的主受力軸承都改用NU2238C3型軸承。選用C3類型軸承是因為其軸承保持架外圈與軸承外圈的間隙大于2?mm，軸承總間隙在120—180?μm。大游隙的軸承更適合在大功率、高轉速的高壓電機上使用。軸承潤滑油脂仍采用3號鋰基脂。

(2)?聯軸器的2對齒輪因磨損嚴重，按原尺寸進行填焊加工，更換蛇形彈簧片以及對輪保護罩。

經過上述方法處理后，電機運行至今已1年多，沒有再發生軸承異常發熱和振動超標的情況。這使得機組的健康運行得到有力保證，避免了由于軸承溫度過高及振動異常導致機組降負荷或非計劃停運，極大提高了機組的運行安全性。

5 結束語

大功率高壓電機在運行中出現軸承溫度過高及振動異常是普遍存在的現象，其原因是多方面的。在分析及處理此類異常時，往往容易忽略選擇的軸承型號是否合適，特別是蛇形彈簧片連接的聯軸器的配合是否良好等問題，這將導致在實際分析及處理問題時出現偏差。因此，必須根據溫度及振動異常特征、軸承型號性能及聯軸器連接方式等作全面分析。同時，在很大程度上，電機良好的裝配和日常定期維護也是電機正常運行的保證。為此，總結出以下幾點加強日常維護管理的措施。

(1)?盡量保證電機運行時通風良好，定期吹掃電機冷卻器的通風道。

(2)?定期(根據不同電機來確定周期，一般為15天)給電機軸承補充潤滑油脂。補充潤滑油脂時，要確保油脂不受粉塵、雜質污染。加油脂時，將油脂抹在手心，用另一只手的手指按壓油脂，感覺無顆粒異物后再將油脂加入軸承內，或通過加油槍加入軸承內。每次補充的潤滑油脂不宜太多，約占軸承總油脂量的20?%即可。在電機運行中加油脂時，要在軸承溫度正常時進行，并且將要加油脂的總量分2次來加，先加一半，過15?min后軸承溫度不升高再加另一半。

(3)?夏季環境溫度較高時，軸承溫度也會升高，此時可用冷風機或風扇對電機軸承蓋表面進行吹風冷卻。

(4)?定期巡視電機的運行情況，測量電機軸承的振動和溫度，用聽針聽電機和軸承有無異響。

(5)?電機運行時，可拆下軸承油封蓋檢查潤滑油脂是否變色或變質，軸承是否磨損，如有，應及時檢查處理。

(6)?電機停運時，應檢查聯軸器的對輪及蛇形彈簧片是否有磨損，并加潤滑油脂，確保聯軸器的配合良好且緊固。蛇形彈簧片應定期更換，如半年或1年。

(7)?做好必要的設備跟蹤記錄，以備數據分析、判斷故障時使用。

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2016-05-27；

2016-11-01。

姜烈偉(1979—)，男，高級工程師，主要從事火電機組熱工控制及優化工作，email：108893063@qq.com。