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異步電動(dòng)機(jī)軸承發(fā)熱與振動(dòng)的分析及其處理方法

2012-10-18

作者：孫國(guó)彬　王軍　朱超　張健
（淮北發(fā)電廠）
　　摘　要：文章就新型電動(dòng)機(jī)軸承運(yùn)行維護(hù)的一般方法，提出了有針對(duì)性的技術(shù)措施，以上海電機(jī)廠YKK(YTM)系列產(chǎn)品為例進(jìn)行軸承過(guò)熱故障分析，找出電機(jī)軸承穩(wěn)定運(yùn)行的基本方法，對(duì)軸承的檢修與安裝做了簡(jiǎn)要介紹。
　　關(guān)鍵詞：溫度；震動(dòng)；摩擦；潤(rùn)滑
　　0　引言
　　電動(dòng)機(jī)是發(fā)電廠或廣大工、礦企業(yè)中廣泛運(yùn)用的動(dòng)力設(shè)備。其軸承是電動(dòng)機(jī)中的重要轉(zhuǎn)動(dòng)部件，軸承的運(yùn)行、維護(hù)、檢修及安裝質(zhì)量的優(yōu)劣，將直接影響到電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行及使用壽命，同時(shí)關(guān)系到整個(gè)工作系統(tǒng)的能耗和工作效率。
　　軸承的故障占電動(dòng)機(jī)故障的較大比重(約40％)，由于軸承損壞造成的損失相當(dāng)嚴(yán)重，運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)本來(lái)就發(fā)出各種聲音和振動(dòng)，但在巡檢中如發(fā)現(xiàn)有呵擊聲、滑動(dòng)聲、金屬聲，溫度明顯升高等，既與平時(shí)運(yùn)行中比較感到有差異時(shí)，就必須查明原因，是軸承引起的?還是基礎(chǔ)松動(dòng)引起的?是潤(rùn)滑介質(zhì)不足?還是冷卻介質(zhì)或冷卻系統(tǒng)運(yùn)行不良?只有作出了正確判斷和處理，才能保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，減少或降低因軸承引發(fā)的功率耗散，提高系統(tǒng)工作效率。作者從事數(shù)十年電機(jī)運(yùn)行維護(hù)和檢修工作，從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軸承發(fā)熱和異常噪音、振動(dòng)進(jìn)行分析，以電動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承日常維護(hù)與檢修裝配的方法為例加以探討，來(lái)提高工作人員分析判斷故障的能力，意在提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與檢修質(zhì)量，從而使設(shè)備健康水平得以改善。
　　1　電動(dòng)機(jī)軸承過(guò)熱與振動(dòng)
　　某廠8號(hào)發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)輔機(jī)如磨煤機(jī)、排粉機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)等，全部為上海電機(jī)廠YKK(YTM)系列產(chǎn)品，在裝數(shù)量幾十余臺(tái)，電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)6000V，容量為400～1600kW不等。8號(hào)發(fā)電機(jī)組安裝的上述電動(dòng)機(jī)，在Z初半年左右時(shí)間的運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)軸承運(yùn)行的溫度處于較穩(wěn)定的水平。但在1年之后，發(fā)現(xiàn)上述電動(dòng)機(jī)軸承溫度有不同程度的上升，并且持續(xù)高于以前運(yùn)行中的溫度數(shù)值，給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)不確定的因素。多數(shù)情況下軸承故障的前兆是過(guò)熱，然后振動(dòng)。軸承破損、軸瓦金屬摩擦和潤(rùn)滑油脂不足等會(huì)引起振動(dòng)，但滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承振動(dòng)損壞的原因，又有所不同。對(duì)滾動(dòng)軸承來(lái)說(shuō)，疲勞引起設(shè)備劣化、潤(rùn)滑不充分及潤(rùn)滑脂劣化，軸電流引起軸承面破損和軸承室混入雜質(zhì)而損壞；對(duì)滑動(dòng)軸承而言，軸承所承載負(fù)荷過(guò)大、軸承潤(rùn)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(zhì)也將導(dǎo)致振動(dòng)損壞。
　　1.1原因分析
　　面對(duì)電動(dòng)機(jī)軸承溫度升高的現(xiàn)象，在經(jīng)查驗(yàn)設(shè)備說(shuō)明書及其它相關(guān)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)上海電機(jī)廠YKK(YTM)系列電機(jī)軸承過(guò)熱原因分析如下：
　　(1)維護(hù)方法需規(guī)范。根據(jù)上海電機(jī)廠的圖紙資料、技術(shù)說(shuō)明，該廠8號(hào)發(fā)電機(jī)組選用的生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)多為臥式結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)軸承為滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑的目的是阻止軸承表面在滾動(dòng)及滑動(dòng)中金屬對(duì)金屬的直接接觸以及阻止軸承表面的腐蝕。電動(dòng)機(jī)軸承采用的潤(rùn)滑脂需要定期更換新鮮的潤(rùn)滑脂，并保持電動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承的運(yùn)行溫度低于90℃，以使?jié)櫥_(dá)到預(yù)期的正常壽命。
　　(2)上海電機(jī)廠臥(立)式電動(dòng)機(jī)軸承加油時(shí)應(yīng)使用加油槍，使?jié)櫥軌蛲ㄟ^(guò)油嘴進(jìn)入軸承室的內(nèi)部，確保新潤(rùn)滑脂能夠貫穿軸承的內(nèi)部并集以排出舊潤(rùn)滑脂，這樣設(shè)計(jì)的目的，是能夠使軸承在加油的過(guò)程中通過(guò)新潤(rùn)滑脂添加并且排出舊潤(rùn)滑脂。在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油脂的更換時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)廠家的要求和規(guī)定，如：8號(hào)發(fā)電機(jī)組的磨煤機(jī)電動(dòng)機(jī)軸承潤(rùn)滑脂選用牌號(hào)鋰基脂三號(hào)(二硫化鉬)，要求每6000工作小時(shí)，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下加潤(rùn)滑油脂到出油口清潔油脂溢出為止。排粉機(jī)電動(dòng)機(jī)軸承潤(rùn)滑脂選用牌號(hào)鋰基脂三號(hào)；要求前(負(fù)荷側(cè))軸承每2600工作小時(shí)，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下加潤(rùn)滑油脂到出油口清潔油脂溢出為止；后(反負(fù)荷側(cè)或電動(dòng)機(jī)側(cè))軸承每3300工作小時(shí)，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下加潤(rùn)滑油脂到出油口溢出清潔油脂為止。凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)軸承潤(rùn)滑脂也選用牌號(hào)鋰基脂三號(hào)；要求上軸承每3000工作小時(shí)加潤(rùn)滑油脂；換潤(rùn)滑油脂時(shí)間為6000工作小時(shí)。要求下軸承每4500工作小時(shí)加潤(rùn)滑油脂；換潤(rùn)滑油脂時(shí)間為9000工作小時(shí)。送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)軸承潤(rùn)滑脂選用牌號(hào)為鋰基二號(hào)，軸承的維護(hù)參照磨煤機(jī)、排粉機(jī)電動(dòng)機(jī)的工作程序進(jìn)行。
　　1.2軸承維護(hù)的改進(jìn)措施
　　通常我們?cè)谶M(jìn)行電動(dòng)機(jī)檢修作業(yè)時(shí)，沿用的檢修方法仍是其它通用機(jī)械設(shè)備的檢修工作模式和檢修方法，即電動(dòng)機(jī)軸承潤(rùn)滑油脂的更換是在停機(jī)的情況下進(jìn)行，這樣就使加進(jìn)去的油脂只是存在于軸承的某一部分，達(dá)不到生產(chǎn)廠家在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下加潤(rùn)滑油脂、一直加到出油口有清潔油脂出來(lái)為止的技術(shù)要求；再一個(gè)問(wèn)題就是選用的潤(rùn)滑油脂與生產(chǎn)廠家是否是同一廠家或同一牌號(hào)的要求一致上未做認(rèn)真對(duì)待，這對(duì)軸承的潤(rùn)滑來(lái)說(shuō)是非常重要的。
　　另外，在每次進(jìn)行加油之前，電動(dòng)機(jī)上安裝的加油嘴多有丟失，其加油管道內(nèi)事先未進(jìn)行檢查和清理，是否有臟物被一起加到軸承內(nèi)部還需進(jìn)一步確認(rèn)。因此，對(duì)于YKK(YTM)系列電動(dòng)機(jī)的維護(hù)應(yīng)選擇新的維護(hù)方法，要按照電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家的技術(shù)要求，在設(shè)備運(yùn)行中定人、定時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)軸承添加與生產(chǎn)廠家同型號(hào)同規(guī)格的油脂，而在設(shè)備停役時(shí)進(jìn)行軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢查。在進(jìn)行加油操作的過(guò)程中，如發(fā)生電動(dòng)機(jī)軸承異常發(fā)熱的情況，則應(yīng)必須在停車的情況下檢查其原因，防止發(fā)生因軸承潤(rùn)滑或結(jié)構(gòu)磨損造成電動(dòng)機(jī)故障現(xiàn)象的發(fā)生。
　　2　電動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承異常聲響分析
　　電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，檢查人員可通過(guò)聽(tīng)針，利用測(cè)振儀來(lái)判斷軸承故障與否，聽(tīng)軸承響聲，軸承處于正常工作狀態(tài)時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輕快，無(wú)停滯現(xiàn)象，發(fā)出的聲響和諧而無(wú)雜音，可聽(tīng)到均勻而連續(xù)的“嘩嘩”聲，或者較低的“轟轟”聲。噪聲強(qiáng)度不大。如滾動(dòng)體內(nèi)外圈隱約有均勻滾動(dòng)聲音(測(cè)試者聽(tīng)感輕松)，說(shuō)明軸承運(yùn)行正常。如聽(tīng)到異常聲響，軸承發(fā)出均勻而連續(xù)的“咝咝”聲，這種聲音由滾動(dòng)體在內(nèi)外圈中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，包含有與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的不規(guī)則的金屬振動(dòng)聲響。一般表現(xiàn)為軸承內(nèi)加潤(rùn)滑油脂量不足，應(yīng)分清原因并處理。
　　聽(tīng)到明顯的滾動(dòng)和振動(dòng)聲，說(shuō)明軸承間隙過(guò)大或嚴(yán)重磨損應(yīng)更換軸承；聽(tīng)到滾動(dòng)體聲音發(fā)啞，聲調(diào)低重，有雜音，說(shuō)明潤(rùn)滑脂有雜質(zhì)，須清洗軸承；聽(tīng)到滾動(dòng)體有不規(guī)律的撞擊聲，不連續(xù)的“梗梗”聲，說(shuō)明個(gè)別滾珠破裂或有了瘡疤，應(yīng)停機(jī)檢查更換軸承；聽(tīng)到近似哨的叫聲，夾雜著滾動(dòng)體“咕碌咕碌”滾動(dòng)聲，說(shuō)明缺少潤(rùn)滑脂或油脂選擇不當(dāng)，應(yīng)清洗、補(bǔ)充或更換合適的潤(rùn)滑脂。軸承運(yùn)行在發(fā)出連續(xù)的“嘩嘩”聲中發(fā)出均勻的周期性“嗬羅”聲，這種聲音是由于滾動(dòng)體和內(nèi)外圈滾道出現(xiàn)傷痕、溝槽、銹蝕斑而引起的。聲響的周期與軸承的轉(zhuǎn)速有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行更換。
　　3　電動(dòng)機(jī)軸承的檢查、清洗與安裝
　　軸承在裝配前，必須進(jìn)行仔細(xì)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(jìn)入的臟物、雜物。
　　檢查軸承常用方法是首先通過(guò)外觀檢查，看軸承內(nèi)外表面有無(wú)銹斑、劃痕、珠架變形和滾動(dòng)體磨損，用手轉(zhuǎn)動(dòng)軸承外圈，看轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活、平穩(wěn)，聲音是否正常，有無(wú)雜音，用手搖晃軸承時(shí)，有無(wú)明顯撞擊聲等現(xiàn)象，來(lái)判斷軸承間隙是否正常。其次用塞尺和壓鉛絲法測(cè)量軸承間隙，滾動(dòng)軸承的間隙有徑向和軸向兩種，檢修時(shí)，通常通過(guò)測(cè)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(yīng)超標(biāo)，間隙過(guò)大振動(dòng)增加，過(guò)小則噪音增加。如果軸承間隙不符合要求或軸承本身有嚴(yán)重缺陷時(shí)，需按原型號(hào)更換新軸承。
　　新購(gòu)置的軸承必須進(jìn)行清洗。如未經(jīng)清洗的電動(dòng)機(jī)軸承直接使用，比經(jīng)過(guò)清洗的電動(dòng)機(jī)軸承噪聲大50％左右，并且直接影響軸承的使用壽命。清洗時(shí)應(yīng)弄清軸承所使用的防銹劑并有針對(duì)性的進(jìn)行清洗。目前國(guó)產(chǎn)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(hào)水溶液清洗。對(duì)于全封閉的(如180型)軸承和涂防銹潤(rùn)滑兩用油脂的軸承安裝時(shí)不要再清洗，可直接使用。
　　對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中的溫升情況，一般通過(guò)測(cè)量很難監(jiān)測(cè)軸承所出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題。當(dāng)軸承在長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)以后，出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象時(shí)，一般所反映的問(wèn)題不但已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，而且會(huì)迅速發(fā)展，造成軸承損壞故障。這時(shí)候，間斷性的監(jiān)測(cè)往往會(huì)造成監(jiān)測(cè)遺漏情況。監(jiān)測(cè)中若發(fā)現(xiàn)軸承的溫度超過(guò)70～80℃，應(yīng)立即停機(jī)檢查。對(duì)于新安裝或者重新調(diào)整的滾動(dòng)軸承，通過(guò)測(cè)量溫度，監(jiān)測(cè)其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的溫升情況，可以判斷軸承的安裝與調(diào)整質(zhì)量，尤其間隙過(guò)緊時(shí)會(huì)出現(xiàn)溫升過(guò)高的現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整，有利于延長(zhǎng)滾動(dòng)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(jī)或手錘敲擊的方法把軸承平穩(wěn)地安裝到軸上，壓裝時(shí)施力點(diǎn)只能作用在軸承內(nèi)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?wù)劅崽追椒ā?br /> 　　(1)加熱法：在電力工程施工過(guò)程中，舊變壓器油很多，可用油煮軸承，加熱到100℃左右，加熱時(shí)間20～40min。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)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(guò)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(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)軸到軸肩。
　　(2)硬加熱法：適用于內(nèi)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(diǎn)是溫度不易控制。
　　(3)干烘加熱法：把軸承放在電烘箱內(nèi)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(nèi)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(rùn)滑脂，一般二極電動(dòng)機(jī)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(guò)多或過(guò)少，潤(rùn)滑脂的稠度對(duì)軸承噪音影響較大，此潤(rùn)滑脂的加入量也適用常規(guī)潤(rùn)滑脂。
　　4　結(jié)束語(yǔ)
　　以上幾種方法省力、省時(shí)，裝配質(zhì)量可靠，可根據(jù)檢修具體條件選用。滾動(dòng)軸承的清洗和安裝對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)影響很大，正確的清洗和安裝可以有效降低電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲，提高電動(dòng)機(jī)檢修的整體質(zhì)量，對(duì)安全生產(chǎn)、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。通過(guò)以上分析可以說(shuō)明，生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)和檢修還要不斷進(jìn)行探索，及時(shí)分析設(shè)備運(yùn)行工況、掌握新的維護(hù)方法、制定有效防范措施，為機(jī)組安全運(yùn)行奠定可靠的基礎(chǔ)。
出處：《安徽電力科技信息》2007年第3期