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異步電動機軸承發熱與振動的分析及其處理方法

2012-10-18

作者：孫國彬　王軍　朱超　張健
（淮北發電廠）

　　摘　要：文章就新型電動機軸承運行維護的一般方法，提出了有針對性的技術措施，以上海電機廠YKK(YTM)系列產品為例進行軸承過熱故障分析，找出電機軸承穩定運行的基本方法，對軸承的檢修與安裝做了簡要介紹。
　　關鍵詞：溫度；震動；摩擦；潤滑
　　0　引言
　　電動機是發電廠或廣大工、礦企業中廣泛運用的動力設備。其軸承是電動機中的重要轉動部件，軸承的運行、維護、檢修及安裝質量的優劣，將直接影響到電動機的安全運行及使用壽命，同時關系到整個工作系統的能耗和工作效率。
　　軸承的故障占電動機故障的較大比重(約40％)，由于軸承損壞造成的損失相當嚴重，運行中的電動機本來就發出各種聲音和振動，但在巡檢中如發現有呵擊聲、滑動聲、金屬聲，溫度明顯升高等，既與平時運行中比較感到有差異時，就必須查明原因，是軸承引起的?還是基礎松動引起的?是潤滑介質不足?還是冷卻介質或冷卻系統運行不良?只有作出了正確判斷和處理，才能保證設備穩定運行，減少或降低因軸承引發的功率耗散，提高系統工作效率。作者從事數十年電機運行維護和檢修工作，從中總結經驗，對軸承發熱和異常噪音、振動進行分析，以電動機滾動軸承日常維護與檢修裝配的方法為例加以探討，來提高工作人員分析判斷故障的能力，意在提高電動機的運行維護與檢修質量，從而使設備健康水平得以改善。
　　1　電動機軸承過熱與振動
　　某廠8號發電機組的生產輔機如磨煤機、排粉機、送風機、引風機、凝結水泵電動機等，全部為上海電機廠YKK(YTM)系列產品，在裝數量幾十余臺，電動機的電壓等級6000V，容量為400～1600kW不等。8號發電機組安裝的上述電動機，在Z初半年左右時間的運行中，電動機軸承運行的溫度處于較穩定的水平。但在1年之后，發現上述電動機軸承溫度有不同程度的上升，并且持續高于以前運行中的溫度數值，給機組的安全運行帶來不確定的因素。多數情況下軸承故障的前兆是過熱，然后振動。軸承破損、軸瓦金屬摩擦和潤滑油脂不足等會引起振動，但滾動軸承和滑動軸承振動損壞的原因，又有所不同。對滾動軸承來說，疲勞引起設備劣化、潤滑不充分及潤滑脂劣化，軸電流引起軸承面破損和軸承室混入雜質而損壞；對滑動軸承而言，軸承所承載負荷過大、軸承潤滑供油不足及油劣化，軸電流引起軸承面破損和軸承室混入雜質也將導致振動損壞。
　　1.1原因分析
　　面對電動機軸承溫度升高的現象，在經查驗設備說明書及其它相關技術資料的基礎上，對上海電機廠YKK(YTM)系列電機軸承過熱原因分析如下：
　　(1)維護方法需規范。根據上海電機廠的圖紙資料、技術說明，該廠8號發電機組選用的生產電動機多為臥式結構，電動機軸承為滾動軸承。滾動軸承用潤滑脂潤滑，潤滑的目的是阻止軸承表面在滾動及滑動中金屬對金屬的直接接觸以及阻止軸承表面的腐蝕。電動機軸承采用的潤滑脂需要定期更換新鮮的潤滑脂，并保持電動機滾動軸承的運行溫度低于90℃，以使潤滑脂達到預期的正常壽命。
　　(2)上海電機廠臥(立)式電動機軸承加油時應使用加油槍，使潤滑脂能夠通過油嘴進入軸承室的內部，確保新潤滑脂能夠貫穿軸承的內部并集以排出舊潤滑脂，這樣設計的目的，是能夠使軸承在加油的過程中通過新潤滑脂添加并且排出舊潤滑脂。在進行電動機潤滑油脂的更換時，要嚴格執行生產廠家的要求和規定，如：8號發電機組的磨煤機電動機軸承潤滑脂選用牌號鋰基脂三號(二硫化鉬)，要求每6000工作小時，在電動機運行狀態下加潤滑油脂到出油口清潔油脂溢出為止。排粉機電動機軸承潤滑脂選用牌號鋰基脂三號；要求前(負荷側)軸承每2600工作小時，在電動機運行狀態下加潤滑油脂到出油口清潔油脂溢出為止；后(反負荷側或電動機側)軸承每3300工作小時，在電動機運行狀態下加潤滑油脂到出油口溢出清潔油脂為止。凝結水泵電動機軸承潤滑脂也選用牌號鋰基脂三號；要求上軸承每3000工作小時加潤滑油脂；換潤滑油脂時間為6000工作小時。要求下軸承每4500工作小時加潤滑油脂；換潤滑油脂時間為9000工作小時。送風機和引風機電動機軸承潤滑脂選用牌號為鋰基二號，軸承的維護參照磨煤機、排粉機電動機的工作程序進行。
　　1.2軸承維護的改進措施
　　通常我們在進行電動機檢修作業時，沿用的檢修方法仍是其它通用機械設備的檢修工作模式和檢修方法，即電動機軸承潤滑油脂的更換是在停機的情況下進行，這樣就使加進去的油脂只是存在于軸承的某一部分，達不到生產廠家在電動機運行狀態下加潤滑油脂、一直加到出油口有清潔油脂出來為止的技術要求；再一個問題就是選用的潤滑油脂與生產廠家是否是同一廠家或同一牌號的要求一致上未做認真對待，這對軸承的潤滑來說是非常重要的。
　　另外，在每次進行加油之前，電動機上安裝的加油嘴多有丟失，其加油管道內事先未進行檢查和清理，是否有臟物被一起加到軸承內部還需進一步確認。因此，對于YKK(YTM)系列電動機的維護應選擇新的維護方法，要按照電動機生產廠家的技術要求，在設備運行中定人、定時對電動機軸承添加與生產廠家同型號同規格的油脂，而在設備停役時進行軸承內部結構的檢查。在進行加油操作的過程中，如發生電動機軸承異常發熱的情況，則應必須在停車的情況下檢查其原因，防止發生因軸承潤滑或結構磨損造成電動機故障現象的發生。
　　2　電動機滾動軸承異常聲響分析
　　電動機在運行中，檢查人員可通過聽針，利用測振儀來判斷軸承故障與否，聽軸承響聲，軸承處于正常工作狀態時，運轉平穩、輕快，無停滯現象，發出的聲響和諧而無雜音，可聽到均勻而連續的“嘩嘩”聲，或者較低的“轟轟”聲。噪聲強度不大。如滾動體內外圈隱約有均勻滾動聲音(測試者聽感輕松)，說明軸承運行正常。如聽到異常聲響，軸承發出均勻而連續的“咝咝”聲，這種聲音由滾動體在內外圈中旋轉而產生，包含有與轉速無關的不規則的金屬振動聲響。一般表現為軸承內加潤滑油脂量不足，應分清原因并處理。
　　聽到明顯的滾動和振動聲，說明軸承間隙過大或嚴重磨損應更換軸承；聽到滾動體聲音發啞，聲調低重，有雜音，說明潤滑脂有雜質，須清洗軸承；聽到滾動體有不規律的撞擊聲，不連續的“梗梗”聲，說明個別滾珠破裂或有了瘡疤，應停機檢查更換軸承；聽到近似哨的叫聲，夾雜著滾動體“咕碌咕碌”滾動聲，說明缺少潤滑脂或油脂選擇不當，應清洗、補充或更換合適的潤滑脂。軸承運行在發出連續的“嘩嘩”聲中發出均勻的周期性“嗬羅”聲，這種聲音是由于滾動體和內外圈滾道出現傷痕、溝槽、銹蝕斑而引起的。聲響的周期與軸承的轉速有對應的關系，應對軸承進行更換。
　　3　電動機軸承的檢查、清洗與安裝
　　軸承在裝配前，必須進行仔細清洗，目的洗去軸承上的防銹劑和洗去軸承中由于不慎而可能進入的臟物、雜物。
　　檢查軸承常用方法是首先通過外觀檢查，看軸承內外表面有無銹斑、劃痕、珠架變形和滾動體磨損，用手轉動軸承外圈，看轉動是否靈活、平穩，聲音是否正常，有無雜音，用手搖晃軸承時，有無明顯撞擊聲等現象，來判斷軸承間隙是否正常。其次用塞尺和壓鉛絲法測量軸承間隙，滾動軸承的間隙有徑向和軸向兩種，檢修時，通常通過測量徑向間隙、檢查軸承彈道是否光滑以及滾珠保持架是否完好，間隙不應超標，間隙過大振動增加，過小則噪音增加。如果軸承間隙不符合要求或軸承本身有嚴重缺陷時，需按原型號更換新軸承。
　　新購置的軸承必須進行清洗。如未經清洗的電動機軸承直接使用，比經過清洗的電動機軸承噪聲大50％左右，并且直接影響軸承的使用壽命。清洗時應弄清軸承所使用的防銹劑并有針對性的進行清洗。目前國產軸承使用的防銹劑有三種：油劑、水劑和氣相防銹劑。油劑防銹劑能溶解在汽油中，可以用汽油或煤油清洗，水劑污銹劑和氣相防銹劑不能溶解在汽油中，必須用油酸鈉皂水溶液或664號水溶液清洗。對于全封閉的(如180型)軸承和涂防銹潤滑兩用油脂的軸承安裝時不要再清洗，可直接使用。
　　對軸承運轉中的溫升情況，一般通過測量很難監測軸承所出現的疲勞剝落、裂紋或壓痕等局部性損傷，特別是在損傷的初期階段幾乎不可能發現什么問題。當軸承在長期正常運轉以后，出現溫度升高現象時，一般所反映的問題不但已經相當嚴重，而且會迅速發展，造成軸承損壞故障。這時候，間斷性的監測往往會造成監測遺漏情況。監測中若發現軸承的溫度超過70～80℃，應立即停機檢查。對于新安裝或者重新調整的滾動軸承，通過測量溫度，監測其在規定時間內的溫升情況，可以判斷軸承的安裝與調整質量，尤其間隙過緊時會出現溫升過高的現象。發現問題及時調整，有利于延長滾動軸承的使用壽命。
　　軸承的安裝方法有冷壓、熱套兩種方法：
　　冷壓工藝就是在常溫下用壓力機或手錘敲擊的方法把軸承平穩地安裝到軸上，壓裝時施力點只能作用在軸承內圈上，不能作用在外圈或保持架上，此種方法在檢修工作中較少使用。
　　下面主要談談熱套方法。
　　(1)加熱法：在電力工程施工過程中，舊變壓器油很多，可用油煮軸承，加熱到100℃左右，加熱時間20～40min。優點是價格便宜，但要注意防火，需要注意的是軸承離煮鍋底的距離要大于50mm，防止軸承局部受熱過高，加熱后，將加熱的軸承從油中取出后，擦去軸承表面油跡，兩手端平，對準轉軸到軸肩。
　　(2)硬加熱法：適用于內徑在100mm以上的軸承加熱，溫度加熱至80～100℃為宜，不能溫度太高，否則損傷軸承，缺點是溫度不易控制。
　　(3)干烘加熱法：把軸承放在電烘箱內或使用軸承加熱器將軸承升溫至100℃，保溫5～10min，再把軸承從加熱器上取下(或從烘箱內取出)，將軸承熱套到軸承擋并緊靠軸肩，此方法安全可靠易操作。目前也普遍采用渦流加熱法。
　　裝配套好軸承后，待溫度冷卻至常溫，用汽油沖洗干凈，然后加入干凈的鋰基潤滑脂，一般二極電動機加入量約占軸承室容積的1/3～1/2，四極以上加2/3，不宜過多或過少，潤滑脂的稠度對軸承噪音影響較大，此潤滑脂的加入量也適用常規潤滑脂。
　　4　結束語
　　以上幾種方法省力、省時，裝配質量可靠，可根據檢修具體條件選用。滾動軸承的清洗和安裝對電動機產生的噪聲和振動影響很大，正確的清洗和安裝可以有效降低電動機的振動和噪聲，提高電動機檢修的整體質量，對安全生產、穩定運行有著重要意義。通過以上分析可以說明，生產設備的維護和檢修還要不斷進行探索，及時分析設備運行工況、掌握新的維護方法、制定有效防范措施，為機組安全運行奠定可靠的基礎。

出處：《安徽電力科技信息》2007年第3期

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