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引風機電機軸承故障診斷分析
2013-01-08
作者：侯立明 張新偉
（河南安飛電子玻璃有限公司）
摘 要：由于設計、安裝、運行等原因，電動機軸電壓一般無法避免，為避免軸電流的產生，通常情況下變頻電動機需要安裝絕緣軸承，但是絕緣軸承的成本太高，普遍應用性愛到很大制約。本文介紹了變頻電動機軸電流的產生及對軸承的影響，利用振動檢測技術檢測變頻電機軸承故障。 （河南安飛電子玻璃有限公司）
關鍵詞：軸電流；軸承故障；振動檢測技術
1 引言
為掌控普通軸承使用壽命，我公司將振動檢測技術應用到變頻電動機上，對電動機軸承進行定期振動檢測與頻譜分析，及時捕捉軸承早期電腐蝕跡象，然后通過加強維護保養，延長軸承使用壽命至失效前期再更換。這樣通過振動檢測技術既掌握了變頻電動機軸承損傷的發展情況，又避免了因軸承損壞引起的故障停機，為公司降低了生產成本。
2 軸電流的產生
電動機運行時，轉軸兩端之間或軸承之間產生的電位差叫做軸電壓。目前，廣泛應用的變頻電動機大部分采用PWM變頻電源供電，這時電動機的軸電壓主要是由于電源三相輸出電壓矢量和不為零的分量產生。軸電壓通過電機軸、軸承、定子機座或輔助裝置構成閉合回路產生軸電流。在正常情況下，電動機的軸電壓較低，軸承內的潤滑油膜能起到絕緣作用，不會產生軸電流。但當軸電壓較高，或電機起動瞬間油膜未穩定形成時，軸電壓將使潤滑油膜放電擊穿形成回路產生軸電流。在生產實際應用中，采用PWM變頻電源供電的變頻電動機極易產生高頻軸電流。
3 振動技術檢測軸承故障
3.1 高壓喂料器驅動變頻電動機軸承故障案例
高壓喂料器驅動變頻電動機額定功率30KW，額定轉速960RPM，實際轉速在1200RPM左右，軸承型號NSK 6312。
該變頻電動機在2008年5月之前振動總值較低，振動趨勢平穩，頻譜中未發現軸承缺陷頻率。7月采集的振動數據顯示該電動機振動總值明顯超過以前振動值，在頻譜中發現了6312軸承的外圈缺陷頻率，并且占主要振動能量，振動幅值較高。根據電動機前期頻譜和現在頻譜，基本判斷軸承發生了電蝕現象。通知車間維修人員加強潤滑保養，并注意點檢電動機軸承溫度變化。隨后，利用振動檢測技術繼續跟蹤觀察軸承故障發展趨勢。2009年6月電動機軸承振動趨勢又開始攀升，頻譜中開始出現了6312軸承的保持架缺陷頻率，并且在徑向上軸承外圈缺陷頻率的周圍出現了保持架缺陷頻率的邊頻(見圖1)，這時現場用聽診器也能夠聽到電動機軸承的噪音。此時可判斷軸承電蝕故障已經非常明顯，建議車間在近期計劃停機中更換軸承。
木片計量儀電動機額定功率11KW.額定轉速1487RPM，實際轉速1750RPM左右，軸承型號NSK 6209。2009年6月在定期檢測電動機振動時，發現其振動總值上升明顯。由于在此之前的包絡頻譜中已存在軸承外圈缺陷頻率，故可以判斷該電機軸承損傷程度在加重。隨后2月和3月的振動數據顯示，振動趨勢繼續上升(見圖3)，軸承外圈缺陷幅值上升幅度增大，并且占有主要振動能量，現場噪音明顯。此時可判斷軸承故障已非常明顯，建議車間在近日計劃停機中更換軸承。
4 總結
這種在軸承內外圈或滾動體上產生的“搓衣板”式的凹槽條紋損傷，我們稱之為電蝕損傷。電蝕損傷主要是軸電流局部放電能量釋放產生的高溫，融化軸承內圈、外圈或滾珠上許多微小區域，并形成凹槽。電蝕損傷會該電動機產生強噪聲、高振動，影響軸承壽命。
采用變頻控制的驅動電動機正在以其卓越的性能和經濟性，在調速領域開始廣泛應用。因變頻電源的特殊性，以及系統對高速或低速運轉、轉速動態響應等需求，給電動機也帶來了在電磁、結構、絕緣、軸承防護等方面的新課題。
通過應用振動檢測技術，可有效判斷設備運行狀態，掌控設備故障發展趨勢，極大改善了僅靠人工經驗判斷設備故障的能力，避免了定期維修造成的不必要損失，降低了生產成本。
參考文獻
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來源：《中國新技術新產品》2010年14期
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