電驅壓縮機組主電機軸承溫度高故障原因分析

黃 平

（西南油氣田公司蜀南氣礦生產運行科，四川瀘州 646000）

1 機組基本情況簡介

某公司已投用30 臺電驅壓縮機組，采用280～1800 kW 額定功率不等的高壓隔爆型三相異步電機作為驅動機，其額定電壓為10 kV、額定電流20.5～121 A、額定轉速987～1500 r/min，軸承均為德國舍費勒深溝球軸承（表1）。正常運行時，其進口壓力為1.39～4.08 MPa，出口壓力為2.05～6.47 MPa，主電機軸承溫度30.12～55.09 ℃。其主要工作是增壓平臺、集氣站的原料氣，壓縮機組投運以來已累計運行592.9～34 929.45 h。

表1 某公司30 臺電驅壓縮機組基本情況

2 軸承溫度高故障描述

2019 年11 月上旬，多臺機組的主電機軸承溫度突然升高（最高達167.23 ℃）報警并同時聯鎖停機（電機軸承溫度設計高報值90 ℃，高聯鎖值95 ℃）。故障前主電機軸承無明顯緩慢溫升趨勢，溫度從正常運行溫度30～50 ℃，到達高報警及高聯鎖值只有10 min；電氣專業人員打開主電機后端軸承泄脂檢查口，發現有稀釋潤滑脂溢出；儀表專業人員確認增壓機PLC 儀表報警聯鎖正常，動作可靠；操作崗位人員盤車，發現主軸“抱死”。

11 月中旬，維護人員進一步進行檢查，拆下主電機后端外罩、風扇葉輪、軸承蓋后，發現軸承損壞嚴重，保持架斷裂，滾珠磨損嚴重，溫升嚴重，軸承臺附近可見金屬發藍變色；由于軸承內環與主軸“抱死”，采用局部切割方式拆卸；拆下端蓋和軸承后，進一步檢查發現曲路環安裝臺拉損，曲路環、內端蓋抱死，內端蓋變形開裂（圖1）。

圖1 電機后端蓋變形開裂及軸承內環與主軸抱死

經技術人員檢測，電機主軸發生扭曲變形，軸承臺跳動達到0.85～0.90 mm（標準為：0～0.02 mm），軸伸端跳動達到0.2～0.25 mm（標準為0～0.046 mm）。本次故障造成多臺主電機主軸軸頸曲路環安裝部位損傷、曲路環損壞、電機軸承損壞、軸承端蓋損壞。

3 排查故障原因

本次故障主要由電機軸承引起，軸承故障引起的異常高溫造成曲路環、內端蓋抱死，進而拉損主軸；后軸承抱死，造成主軸扭曲變形、跳動超標（最大跳動0.85 mm），電機主軸報廢。拆開電機后端蓋后發現軸承故障非常嚴重，保持架斷裂變形、滾珠卡死、滾珠及滑道嚴重磨損。

造成軸承故障可能有以下幾種原因，并逐一進行排查：一是軸承長時間缺油；缺油造成潤滑不良，使軸承溫度逐漸升高（電機軸承溫度設計高報值90 ℃，高聯鎖值95 ℃），同時軸承會發出尖銳的異響。通過故障前歷史趨勢、操作巡檢記錄和日常維修記錄調查，不存在上述異常情況，而且維護人員按要求定時加注潤滑脂；因此排除軸承缺油的可能性。二是電機運行中有雜質進入軸承；這種情況會引起軸承溫度升高、異響、振動加大現象（主電機振動高報值10 mm/s，高聯鎖值12 mm/s），通過故障前歷史趨勢和操作巡檢記錄調查，不存在上述異常情況，可以排除此種可能。三是潤滑油品質不良或混用不同型號潤滑油。該故障現象與缺油造成的故障現象一樣，故障前未出現異常，且這批機組從投運以來，維保時均加注同型號鋰基脂，故排除。四是過負荷運行；壓縮機組超負荷運行，以致主電機軸承負荷過大，導致軸承損壞，通過機組運行記錄和曲線未發現機組有超負荷運行現象，故排除。

3.1 直接原因

綜合以上分析認為，多臺電驅壓縮機組軸承溫度高的直接原因是軸承先天缺陷。

由于軸承保持架在制造過程中有細微裂紋或內部應力集中等原因，制造檢測過程中不易發現，致使運行過程中保持架發生突然斷裂，鋼條伸入軸承滑道，造成滾珠卡死，軸承溫度急劇升高，引起一系列嚴重損傷。

3.2 間接原因

電機軸承在正常運行中溫度為30～50 ℃，溫度高報警值設定為90 ℃，聯鎖設定為95 ℃，軸承溫度高報警設置不合理，不能及時發現溫度變化。

4 故障處理及下一步預防措施

4.1 故障處理

故障處理措施：①電機主軸和繞組返回廠家檢測，檢測結果為電機主軸發生扭曲變形，軸承臺跳動和軸伸端跳動超標，主軸報廢；更換損壞部件和主軸，并返廠完成電機裝配和試車；②安裝壓縮機、電機聯軸器并開展精對中；③進行空負荷試車和負荷試車，滿足使用要求。

4.2 預防措施

預防措施：①加強日常維護保養，按設備使用維護說明定時定量加注指定型號潤滑脂；②機組大修時應對主電機軸承做全面檢查，以便發現軸承使用過程中的細微變化，提前發現和處理隱患；③摸索關鍵參數設置，合理設定報警聯鎖值，為故障緊急情況預留足夠的處置時間。