权世成
(青海桥头铝电有限公司)
滚动轴承故障是影响高压电动机正常运行和发电机组可靠供电的重要因素之一。综合分析高压电动机轴承故障原因,提高高压电动机检修质量,作好轴承运行中诊断分析是预防高压电动机轴承故障的重要措施。
青海桥头铝电有限公司现装5台125MW火力发电机组,为锅炉重要辅机拖动的高压电动机共40台。从2006年10月至2008年4月,高压电动机运行中轴承故障14次,电动机滚动轴承故障成为影响电动机正常运行和发电机组可靠供电的重要因素之一。
电动机滚动轴承故障类型及原因分析
分析电动机滚动轴承故障的类型和原因如下:
1.轴承抱死
电动机轴承抱死是指轴承在运行中由于质量、润滑、装配等原因引起轴承运转失灵,轴承内摩擦使其急剧发热,Z终使轴承内圈与外圈相互卡死。由于高压电动机输入功率较大,轴承抱死将造成转子轴颈拉伤,严重时导致转轴弯曲、端盖变形甚至转子扫膛。造成电动机轴承抱死的主要原因为:①轴承质量不好,轴承滚道和滚动体(滚珠或滚柱)表面金属起皮或挤裂。②轴承内圈与转子轴颈配合过紧或组装不规范,造成轴承部件的磨损、发热,加剧轴承老化。③轴承润滑脂选用不当或润滑脂变质、流失造成润滑不良。④其他原因造成的电动机振动值超标,致使轴承磨损、老化。
2.轴承保持架磨损
轴承在高速运转时保持架与滚动体将产生碰撞、磨损,造成保持架松动,严重时会造成保持架铆钉断裂,润滑条件恶化,直至轴承抱死。造成保持架磨损的主要原因为:①轴承质量存在缺陷。②轴承安装不正,轴承内外圈运行轨道偏离。③机械偏心等造成振动磨损。④轴承润滑不良。
3.轴承走套
轴承内圈与转子轴颈之间,或轴承外圈与端盖轴承室之间发生相对移动称之为轴承走套。当轴承走套时会造成转子轴颈或端盖轴承室的磨损、轴承过热、电动机振动和噪声加剧。造成轴承走套的主要原因为:①轴颈拉伤或磨损,圆度变坏。②端盖轴承室磨损。③轴承与轴颈或轴承室的配合过松。④电动机轴伸弯曲或电动机与机械转轴偏心等造成振动磨损。
4.轴承过热
电动机转轴变形、磨损,电动机轴承、端盖装配不当一般会造成轴承过热;润滑脂变质、黏度过高、缺油或油脂过多也会造成温度升高;同时也应综合考虑电动机本体和环境温度的影响。
电动机滚动轴承故障的预防措施
(1)预防高压电动机滚动轴承故障,首先应确保电动机检修质量
其主要措施如下:
1)严格控制轴承质量。轴承安装前严格进行外观检查,并测量轴承径向游隙、轴承内外径均应符合规定要求;同时应保证轴承进货渠道,严防非正规轴承流入。滚动轴承径向游隙参照GB/T 4604-2006。
2)电动机大修或机械故障后检修时,应检查转子的轴伸、轴颈、端盖轴承室的磨损和变形情况。
机械故障后或大修时的电动机,应在车床上对转子的轴伸、轴颈圆度进行机械测量,以检验轴伸弯曲和轴颈表面磨损情况。轴伸圆度应保持在0.02~0.05mm,轴颈圆锥度不大于0.01mm。
端盖轴承室可以通过外观检查和直径测量检查其磨损情况,其磨损量应小于0.1mm,有条件时可以进行同心度校验。
轴伸弯曲和轴颈、轴承室磨损严重时应进行加工处理。加工尺寸应按公差标准选取。轴伸与联轴器的配合代号参照GB4772.1~2电动机尺寸及公差,轴颈、轴承室与轴承的配合参照GB/T 275-1993滚动轴承与轴和外壳的配合。
3)正确选用与安装轴承。高压电动机滚动轴承大多采用Cm游隙,即普通游隙。但电动机运行中考虑到温升、机械部分振动,以及轴承运转的实际情况,可以考虑采用较大的C3游隙。
轴承更换时,除对轴承的常规检查外,还应用千分尺测量轴颈与轴承内圈配合尺寸,保证其配合紧力在0.02~0.03mm。超出这一范围轴承安装困难,且易造成轴承径向游隙吃紧和轴承发热,紧力太小则容易造成轴承走套和轴颈磨损。
同时,应测量端盖轴承室与轴承外圈直径,保证其有一定的配合紧力,以避免轴承走套及轴承室的磨损。经验表明,轴颈与轴承内圈、端盖轴承室与轴承外圈直径的配合紧力为0.02mm时为Z佳,即轴颈的直径大于轴承内圈直径0.02mm,端盖轴承室直径小于轴承外圈直径0.02mm为Z佳配合尺寸。
轴承加热时应保证加热均匀,避免轴承局部回火。轴承用油加热时,轴承不能与油桶底部直接接触,加热到90~100℃并恒温约10min。轴承加热后手动推入到轴颈,严禁敲击装配。轴承装配后应自然冷却,然后进行清洗。
新轴承都涂有缓蚀剂,并不起润滑作用,所以新轴承使用前必须彻底清除缓蚀剂,一般油剂缓蚀剂可以直接用汽油进行清洗。轴承清洗后转动灵活,无杂音和卡涩,检查滚道和滚动体无锈斑和划痕;运行中的轴承清洗干净后应仔细检查确认滚道和滚动体无损伤和变形。
4)润滑脂的选用。选用在铭牌中推荐的轴承润滑脂。电动机在使用中,也可以根据电动机的设计和运行工况选择适当黏度和抗氧化(耐高温)性能的润滑脂。
检修后电动机应按照标准加入润滑脂。更换润滑脂时必须将旧润滑脂清洗干净,新加润滑脂牌号必须正确,不同牌号的润滑脂禁止混用。润滑脂加入量可控制为:3000r/min转速的电动机加入1/3轴承腔,1500r/min转速的电动机加入1/2轴承腔。运行中轴承应按其维护说明进行补油,补油时注意检查排油的油质变化情况,出现异常时应及时采取相应措施。
(2)预防高压电动机滚动轴承运行中的故障,应积极做好轴承运行的状态诊断与分析高压电动机一般是大功率、高转速、长周期、强振动等工况条件下运行,现场的状态诊断分析比较困难。运行中常用的检测方式为测温、测振、听诊三种。
电动机测温、测振是借助仪器对其运行温度和振动幅值进行检测。红外线测温仪、测振仪现场运用较广,检测方法不再赘述。电动机听诊是使用专用听针或听音棒,在电动机端盖轴承处听取轴承运转的声音,用来分析判断电动机运行的状况。电动机听诊是现场判断电动机运行状况Z简便有效的方法,但需要检修人员长期的检修经验积累。
作为检修维护人员应熟练掌握电动机测温、测振和听诊的基本方法,能准确甄别电动机运行时轴承的声音和外部噪声,根据轴承出现的异常声音,结合电动机温度、振动值变化情况进行综合分析,准确地分析电动机及轴承运转的状况,及时采取处理措施或安排检修,从而有效避免不必要的浪费和损失。举例如下:
例1:某排粉机电动机运行中负荷侧轴承温度突然由58℃升高至72℃,测量电动机本体及非负荷侧温度正常,各部位振动值正常,负荷侧轴承出现间歇性“咕咕”声,综合判断为轴承缺少润滑脂。对负荷侧轴承及时注油1h后,温度明显下降,7日后运行中补油1次,其后该电动机持续运行多月,负荷侧轴承温度稳定在60℃以下。
例2:某排粉机电动机起动后负载情况下振动幅值超标,负荷侧水平振动幅值达0.14mm(双振幅值,下同),电动机底角振动幅值均为0.10mm,排粉机轴承座水平振动幅值为0.11mm。测量电动机本体及两侧轴承运行温度正常,轴承声音均匀,无异音。综合判断电动机振动为排粉机机械异常引起。排粉机停运后检查轴承及轴承座,核对机械中心,重新起动后电动机负荷侧水平振动幅值降为0.05mm,电动机恢复正常。
来源:《电气时代》2010年03期