電動機軸電流引起的軸承燒損及防止措施

2021-08-22 02:08:32 字數 3232 閱讀 5632

河南全新公司庫存大量二手大中型電機,其質量按新電機質量實行三包服務一年。公司有漲型機、

某電廠一台新電機為某電機股份****生產,型號為ykk500-4,額定容量為800 kw,額定電壓6 kv,額定轉速1 490 r/min,額定電流94 a,f級絕緣,其電機軸承為滾動軸承,安裝在某爐的二次風機上。自2023年8月24曰首次投運後,電機驅動端軸承溫度出現異常,至9月1曰,溫度達到86 ℃ ,電機6個測溫點報警,同時驅動端振動增大,用遠紅外測溫裝置測量電機本體溫度為60 ℃,國產黃油潤滑脂大量以液體形式流出。因特殊原因,當時該爐不能停運,故只能採取緊急措施,用軸流風機對電機通風降溫,電機驅動端軸承溫度有所下降。

1檢修及試運情況

2023年9月9曰,停爐後對電機進行解體檢查,發現轉子驅動端nu228e、6228e 2套軸承嚴重過熱、變黑,軸承及軸承盒內已無潤滑油脂,軸承盒內套磨出0.5 mm左右的溝槽,軸承盒外蓋止口磨掉1 mm 左右,軸承盒內分布著大量黑色鐵末;同時,軸承內套軌道存在大量麻坑,電機本體內外存有大量溢位的黃油,非驅動端nu228e軸承內套軌道上磨出多道劃痕。電機軸承小蓋及軸承盒磨損嚴重。

由於電機有振動現象,軸承小蓋及軸承盒磨損也非常嚴重,當時檢修人員認為是轉子軸承機械配合不好。檢修中更換了轉子驅動端nu228e、6228e 2套軸承,非驅動端nu228軸承;更換了與軸承配套的耐高溫潤滑脂,重新製作了軸承盒並加裝新內套。檢查電機通風道未發現問題。

檢修完畢,電機通電執行30 min後,發現驅動端軸承溫度已達86 ℃,決定立即停運。解體後發現軸承內套軌道有大量麻點,已不能使用。

2電機軸承燒損原因分析

從2次損壞的軸承內套看,其軌道上都存在大量麻點。仔細觀察,發現這些麻點都是由放電產生。引起放電的原因是電機轉子存在較大軸電壓,在此電壓下電機產生嚴重的軸電流,電流通過轉子和軸承時發生放電現象,使軸承內套產生麻點。

麻點又使軸承與轉子間的摩擦阻力加大,軸承溫度迅速上公升。在電機首次投運後,曾出現軸承溫度異常現象,此溫度異常與軸電流引起的麻點有關,溫度公升高造成了軸承盒與軸承外套配合出現問題,引起軸承與軸承外套相對運動並磨損軸承盒外蓋和內套;同時也使得軸承溫度繼續公升高,黃油受熱熔化溢位。由於磨損嚴重,電機驅動端軸承出現位移,造成轉子驅動端與非驅動端不同心,軸承徑向受力不均,致使軸承滾柱與內套磨出劃痕。

在第一次檢修時,由於軸承小蓋及軸承盒磨損非常嚴重,電機振動明顯,機械劃傷的痕跡掩蓋了大部分放電麻點,再加上軸電流在電機

軸承上引起的燒損事故較少,從而使檢修人員忽略了軸電流的存在。

由於滾動軸承維護方便、執行可靠,因此在中小型電機中得到廣泛應用。但隨著滾動軸承製造技術的發展,現代中型、大型電機在製造時也多採用滾動軸承。實際上,採用此種軸承的大、中型電機,只要有軸電流存在,滾動軸承的使用壽命就極其短暫。

有的執行1~2月,有的執行幾d甚至幾h便出現軸承溫度高、振動或噪音。因此,必須高度重視此類新投入執行的大、中型電機的軸電流。

3產生軸電流的原因造成產生軸電流的原因之一是製造廠在製造電機時,由於製造的定子、轉子沿鐵芯圓周方向的磁阻不均,產生與轉軸交鏈的磁通,從而感應出電動勢。由於軸電流或軸電壓不易測出,當發生滾動軸承燒損事故時,一時找不到原因。但當用帶有絕緣圈的特製軸承套更換原軸承套後,便會測出軸電壓,才能發覺到電機有軸電流產生。

軸電流產生的原因有:由於磁路磁場不平衡,有與轉軸相交鏈的旋轉磁通存在;當轉子繞組發生接地故障,有接地電流產生時;轉軸上有剩餘磁通,起單極發電機作用;鐵芯材料方向性引起磁路的磁阻不均;由靜電引起,但一般靜電電流較小,作用不會太大;設計時選擇扇形片數與極對數關係不正確。

假設電機的極對數為p,定子鐵芯接縫數為n,則分數n/ p約分後為n′/ p′,當n′為偶數時,不會產生軸電流;當n′為奇數時,會產生頻率為fn′的軸電流。這裡的f為電機電源頻率。比如電源頻率為50 hz、4極電動機,它的定子衝片接縫數為6,則n/p = 6/2 = 3/1。

n′=3是奇數,故該電機就有軸電流產生。軸電流頻率為fn′=50 hz×3=150 hz。

雖然電機因各種原因產生的軸電壓很低,只有0.5~2 v左右,但因電流迴路阻抗很小,所以將有很大軸電流產生,對電機滾動軸承危害很大。

4軸電流燒傷滾動軸承的特徵有時軸電流作用在電機軸承上引起軸承燒損的事故不會引起人們的注意。在發生軸承燒損事故時,往往只注意從機械配合方面考慮。更換新軸承後,因為電機的軸電流並沒有消除,又引起軸承燒損事故,造成不必要的損失。

使用滾動軸承的大、中型電機,一旦發生軸承損壞事故,在檢修中要特別注意檢查軸承表面痕跡。凡是軸電流引起的燒傷,在拆出軸承檢查時會發現軸承內外圈跑道上有像搓板樣的條形燒傷痕跡,這是軸電流對滾動軸承破壞的共同特徵。同時其表面還伴有麻點、傷痕,有的甚至還有裂紋出現。

同時,電機軸承溫度上公升很快,並伴有潤滑油脂流出。

造成搓板樣的燒痕是由於滾柱或滾珠在軸承圈的跑道上滾動和輾壓跑道時,在輾壓

壓接觸地方,接觸電阻很小,並將潤滑脂擠向兩側,當滾動體將要離開原位置時,產生小間隙,這時會有放電現象產生,類似於電火花作用和影響,將跑道表面燒成線條狀痕跡。線條的個數與軸電流頻率、電機轉速和軸承內狀況有關。當後來的滾動體繼續向前轉動時,因輾壓使燒痕壓平、压光,所以跑道表面會出現光亮。

5改進措施當電機出現軸電流後,必須採取措施將其消除。簡單的方法是將電機一端(一般在驅動端)的滾動軸承與其端蓋絕緣,為此要加絕緣墊圈,並對軸承的固定螺栓進行絕緣,以隔斷軸電流的通路。具體方法如下:

用車床將原軸承套外徑車深6~8 mm,並在軸承套上滾花。軸承套凸緣部分車薄2 mm。然後用無緯玻璃絲帶或「h-4」膠浸玻璃絲帶包軸承套的外圓,做出的外徑尺寸比原外徑尺寸大2~3 mm。

將其放在130±5 ℃烘爐內烘24 h,再用車床將軸承外套及其上形成的玻璃鋼車至原軸承套尺寸;用2 mm的環氧玻璃布板製成墊圈,其內圓等於軸承套外徑,外圓比軸承套最大外圓大2 mm,將其套在軸承套的凸緣上;同時將固定軸承套的螺桿加上絕緣套和絕緣墊圈。最後,將軸承安裝在電機上,就把軸電流與電機端蓋的迴路完全隔斷了。

如果不用「h-4」膠塗敷,也可採用6101環氧樹脂100份、二酊脂15份、乙二胺6~8份、石英粉50份的配方配製環氧膠。將環氧膠和玻璃絲帶一層一層塗抹在軸承外套上,起到絕緣作用,注意留出車床加工餘量,等其固化後再車成所需配合的尺寸。 (電機出廠時直接用絕緣軸承或者絕緣端蓋就是了)

6改進後運**況該電廠電機驅動端軸承經絕緣處理後先空載試執行了1 h。解體檢查一切正常,隨後帶負載執行,4 h、10 h後分別測量軸承溫度均在40 ℃左右。

由於電機的軸電壓數值相對較小,在測量軸電壓時應採用高內阻電壓表,如真空管、電晶體電壓表或數字式萬用表。在此次測量中採用數字式萬用表測量負載執行中的軸電壓,測得1.65 v。

需要注意,雖然該電壓相對較小,但因其迴路電阻極小,軸電流值能達到十幾a到幾十a,會對軸瓦造成嚴重傷害。通過對該電機軸承的改造,消除了軸電流,至今執行良好,取得了較好的經濟效益和社會效益。

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