高壓電動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承發(fā)熱與損壞的處理

  高壓電動(dòng)機(jī)在各生產(chǎn)系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著主要的動(dòng)力,一旦發(fā)生故障,可嚴(yán)重影響到整個(gè)生產(chǎn)過程。在發(fā)電系統(tǒng)的高壓電動(dòng)機(jī),發(fā)生故障可嚴(yán)重影響到發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。近年來,隨著電機(jī)產(chǎn)品的不斷改進(jìn)和發(fā)展,電機(jī)的電氣故障大大減少,但是因軸承損壞而造成電機(jī)的故障還有很多。根據(jù)對(duì)電機(jī)故障的統(tǒng)計(jì),因軸承損壞而造成的電機(jī)故障,約占了電機(jī)全部故障的70%以上。

  一、電動(dòng)機(jī)軸承故障分析:

  高壓電動(dòng)機(jī)軸承發(fā)熱損壞故障的主要原因有:1、軸承運(yùn)行中的維護(hù)問題; 2、軸承與潤滑的問題;3、軸承的檢修與安裝問題; 4、電機(jī)缺陷或機(jī)械對(duì)軸承的影響問題;5、軸承的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)問題。

  對(duì)于正常運(yùn)行的電動(dòng)機(jī),當(dāng)軸承發(fā)熱嚴(yán)重或發(fā)生故障時(shí),一般原因是軸承的維護(hù)問題或軸承是否已到了更換的周期,因?yàn)檩S承的正常維護(hù)是保證和提高軸承壽命的一個(gè)重要手段。

  對(duì)于檢修后的電動(dòng)機(jī),當(dāng)軸承發(fā)熱嚴(yán)重或發(fā)生故障時(shí),一般原因是軸承的拆裝對(duì)電機(jī)的零部件或新軸承造成了損傷,新軸承的選用不當(dāng)或潤滑脂的使用問題。

  對(duì)于運(yùn)行一個(gè)階段的電動(dòng)機(jī),當(dāng)軸承發(fā)熱嚴(yán)重或發(fā)生故障時(shí),一般原因是因?yàn)殡姍C(jī)的長期運(yùn)行,使電機(jī)的某些零部件變形、定轉(zhuǎn)子位移、電機(jī)的振動(dòng)以及所拖動(dòng)的機(jī)械對(duì)電機(jī)的影響等原因,而造成了電機(jī)軸承的發(fā)熱和損壞。

  對(duì)于軸承一直發(fā)熱損壞的電動(dòng)機(jī),其原因往往是多方面的綜合因素。當(dāng)排除了以上幾種原因而仍然不能消除軸承的故障,此時(shí)應(yīng)考慮該電機(jī)在出廠設(shè)計(jì)方面是否存在不足。

  1、 軸承的選用問題:

  早期的高壓電機(jī)和現(xiàn)在的部分高壓電機(jī)軸承結(jié)構(gòu)是,負(fù)側(cè)為“圓柱滾子軸承”,空側(cè)為“向心推力球軸承”。在電機(jī)的運(yùn)行中,因?yàn)闇囟鹊淖兓?,轉(zhuǎn)子的長度也在變化,因?yàn)榭諅?cè)的軸承屬定位軸承,所以轉(zhuǎn)子長度的變化即由負(fù)側(cè)的“滾子軸承”予以調(diào)整。此種結(jié)構(gòu)如果電機(jī)與機(jī)械的連接為“彈性聯(lián)軸器”,對(duì)電機(jī)的影響不大,但如果是“剛性聯(lián)軸器”則很容易造成電機(jī)的振動(dòng)和軸承的發(fā)熱甚至損壞。

  部分高壓電機(jī)的軸承采用的是“中型滾子軸承”,該軸承的徑向承載能力大大超過計(jì)算值,但軸承的允許轉(zhuǎn)速則與電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速相差很少甚至不夠。例一,Y560-4-1250KW的高壓電機(jī),其結(jié)構(gòu)負(fù)側(cè)為雙軸承,外軸承是#N332中型滾子軸承,內(nèi)軸承是#6332深溝球軸承,空側(cè)同樣是#N332軸承。根據(jù)軸承的數(shù)據(jù)規(guī)范,#N332進(jìn)口軸承的允許轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分,而國產(chǎn)軸承僅為1400/轉(zhuǎn),這既是造成軸承發(fā)熱、損壞的主要原因。另外,負(fù)側(cè)雙軸承結(jié)構(gòu)的高壓電機(jī)其軸承的運(yùn)行溫度一般偏高。因?yàn)殡p軸承結(jié)構(gòu)的端蓋、軸承套等部件的軸向尺寸過大,其零部件加工時(shí)的形位公差要求嚴(yán)格,如果超差過大,即可使軸承在旋轉(zhuǎn)中承受額外的負(fù)載,造成軸承的發(fā)熱和損壞。

  部分高壓電機(jī)的定位側(cè)軸承采用了“雙列調(diào)心式滾子軸承”,該軸承的優(yōu)點(diǎn)是,可消除電機(jī)端蓋、軸承套等部件所產(chǎn)生的形位差,保證轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定,但是該軸承只能承受較輕的軸向負(fù)荷。電機(jī)靜、轉(zhuǎn)子磁極中心的誤差,轉(zhuǎn)子在熱脹冷縮變化下所造成磁極中心的位移,機(jī)械對(duì)電機(jī)的影響等原因,都可造成電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向力的產(chǎn)生。在軸向力大于了該軸承所承擔(dān)的范圍,即可造成軸承的損壞。

  2、軸承附件的結(jié)構(gòu)問題:

  早期高壓電機(jī)的軸承附件結(jié)構(gòu),大部分是采用的軸承套和內(nèi)、外油蓋的結(jié)構(gòu),無防塵裝置。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是簡單,缺點(diǎn)是密封差,電機(jī)內(nèi)、外部的灰塵很容易進(jìn)入到軸承內(nèi)部,加速了軸承的磨損而損壞。

  部分高壓電機(jī)軸承結(jié)構(gòu),在軸承的外側(cè)裝有距軸承間隙很小的擋油盤,這樣看似可使軸承的潤滑脂保持充足,但是也存在著很多缺點(diǎn):不利于軸承的散熱和潤滑脂的循環(huán),使軸承在運(yùn)行中的溫度過高;電機(jī)小修時(shí)無法對(duì)軸承進(jìn)行檢查,電機(jī)大修時(shí)無法清洗檢查軸承,只有更換,造成不必要的浪費(fèi);因檢修和軸承的更換,容易造成擋油盤的松動(dòng),使其在運(yùn)行中產(chǎn)生異音或從軸上脫出,造成嚴(yán)重的故障。

  部分高壓電機(jī)采用了端蓋、軸承套為一體的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的電機(jī)端蓋在加工時(shí)要求的形位公差較為嚴(yán)格,尤其是雙軸承的結(jié)構(gòu),其軸向尺寸較大,如果超出了軸承間隙所允許的范圍,即可造成軸承的發(fā)熱和損壞。

  目前大部分的高壓電機(jī)軸承結(jié)構(gòu)均加裝了軸承的密封裝置,但與某些運(yùn)行良好的進(jìn)口電機(jī)相比較,還存在軸承油室過小、潤滑脂的排出結(jié)構(gòu)不良、和軸承定位及散熱方面的欠缺。

  二、電動(dòng)機(jī)軸承故障處理:

 ?。ㄒ唬?duì)于正常運(yùn)行的電動(dòng)機(jī),應(yīng)重點(diǎn)分析軸承的維護(hù)問題和軸承的更換周期。

由潤滑脂潤滑的軸承,一般在2000小時(shí)左右應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行一次潤滑脂的補(bǔ)充,根據(jù)軸承的大小補(bǔ)充適量的潤滑脂。在電機(jī)的小修時(shí),應(yīng)盡可能地打開軸承蓋,更換新的潤滑脂。在潤滑脂的補(bǔ)充或部分更換時(shí),應(yīng)注意用相同牌號(hào)的潤滑脂,否則因?yàn)榛瘜W(xué)的反應(yīng)而使?jié)櫥プ饔?,造成軸承的損壞。

  對(duì)于檢修后的電動(dòng)機(jī)。在電機(jī)的大修時(shí),大部分軸承進(jìn)行更換。所以在軸承的更換時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn),否則在電機(jī)檢修后因?yàn)檩S承的裝配或零部件的尺寸問題而造成軸承的損壞。

  1、舊軸承在拆卸時(shí)應(yīng)盡量采用加熱的方法,避免對(duì)軸的損壞。

  2、舊軸承拆下后,應(yīng)測量、校核該處的軸徑和軸承室內(nèi)孔,并符合電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的公差。如果軸徑的公差超標(biāo),可能造成軸承間隙過小而發(fā)熱或造成軸承在運(yùn)行中從軸上脫出的故障,如果軸承室內(nèi)孔的公差超標(biāo),則可能造成軸承不易安裝或運(yùn)行中產(chǎn)生異音。

  3、測量、校核軸承室的厚度、軸承蓋止口長度尺寸,計(jì)算出軸承在軸承室內(nèi)是否保證軸向的穩(wěn)定。尤其是定位側(cè)軸承,軸承良好的軸向定位是保證電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定的一個(gè)重要條件,否則可造成電機(jī)運(yùn)行中的振動(dòng)或異音。

  4、新軸承安裝前應(yīng)使用潤滑油或軸承加熱器進(jìn)行加熱,加熱溫度100℃至105℃時(shí)安裝,如不到位時(shí),應(yīng)使用合適的軸套或紫銅棒均勻的敲擊軸承的內(nèi)套到位,注意不能使?jié)L珠和保持器吃力,以免造成軸承的損壞。

  5、滾動(dòng)軸承是精度比較高的,其內(nèi)外圓的直徑尺寸誤差一般在10μm以內(nèi),硬度在60HRC左右。高壓電機(jī)所使用的軸承,保持器的材料一般是鋼和銅的較多,鋼保持器(后置代號(hào)F1)的優(yōu)點(diǎn)是耐磨性強(qiáng),在軸承的溫度過高時(shí)不容易產(chǎn)生金屬粉狀。銅保持器(后置代號(hào)M)的軸承因材料性能的原因,在旋轉(zhuǎn)中更加穩(wěn)定,并且噪音小。軸承的徑向間隙一般選用稍大于標(biāo)準(zhǔn)間隙(后置代號(hào)C3)的軸承。一般電機(jī)的軸承與軸是過贏配合,部分電機(jī)的軸承與軸承室也為過贏配合,這樣即可使軸承的徑向間隙減小,造成軸承運(yùn)行中發(fā)熱。所以電機(jī)的軸承一般應(yīng)選后置代號(hào)為(M / C3)的較為合適。

  6、電機(jī)使用于不同的環(huán)境應(yīng)用不同的潤滑材料,潤滑油潤滑的軸承和特殊環(huán)境下的電機(jī),一般都有特殊的要求。目前因電機(jī)絕緣強(qiáng)度的提高,其電機(jī)的運(yùn)行溫度也提高了很多,這就要求電機(jī)軸承所使用的潤滑脂,其允許溫度也應(yīng)提高。尤其是冷卻方式為空側(cè)進(jìn)風(fēng)負(fù)側(cè)出風(fēng)的電機(jī),負(fù)側(cè)的溫度就偏高,如果使用了允許溫度過小于的潤滑脂,往往在軸承溫度過高時(shí),潤滑脂碳化而失去作用,造成軸承的嚴(yán)重?fù)p壞。所以,電機(jī)軸承所使用的潤滑脂,一般應(yīng)在-20℃~120℃以上的范圍。

  (二)對(duì)于運(yùn)行一個(gè)階段的電動(dòng)機(jī),應(yīng)考慮電機(jī)零部件變形、定轉(zhuǎn)子位移、電機(jī)振動(dòng)及所拖動(dòng)的機(jī)械對(duì)電機(jī)的影響等原因。

  1、因零部件的變形而造成尺寸公差、形位公差的超標(biāo),即對(duì)軸承造成影響;電機(jī)靜、轉(zhuǎn)子磁極中心偏差過大,則可造成定位側(cè)軸承發(fā)熱甚至損壞。所以對(duì)軸承損壞較多的電機(jī),在解體時(shí)應(yīng)首先打開非定位側(cè),檢查靜、轉(zhuǎn)子的軸向鐵芯位置是否正確,如果誤差過大,應(yīng)修正加工零部件或采用墊片的方式予以調(diào)整。對(duì)軸承的主要部件(軸承套)應(yīng)進(jìn)行尺寸公差和形位公差的測量,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行更換。

  2、電機(jī)運(yùn)行中如果振動(dòng)過大,在電機(jī)解體后應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn),保證了轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中的穩(wěn)定,可大大延長軸承的使用壽命。

  3、電機(jī)所帶動(dòng)的機(jī)械對(duì)電機(jī)軸承的影響也是一個(gè)重要因素。如果電機(jī)與機(jī)械的聯(lián)軸器為彈性連接,其影響不是太大。但如果是鋼性連接則應(yīng)分析其電機(jī)的結(jié)構(gòu),如果定位側(cè)在空側(cè),電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱脹冷縮,可造成電機(jī)空側(cè)軸承的軸向負(fù)荷過大而損壞。

  對(duì)于軸承一直發(fā)熱損壞的電動(dòng)機(jī),則考慮是否應(yīng)對(duì)電機(jī)的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的改造。高壓電機(jī)的軸承故障因素很多,往往故障的現(xiàn)象相同而主要矛盾是不同的。參照某些進(jìn)口的而不易發(fā)生軸承故障的高壓電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),根據(jù)其軸承結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)點(diǎn),對(duì)照常發(fā)生軸承故障的電機(jī),找出結(jié)構(gòu)上的不足進(jìn)行改造。其改造設(shè)計(jì)的原則如下:

  1、首先根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率與負(fù)載,確定軸承的正確選用。在允許的情況下,應(yīng)盡量將負(fù)側(cè)改為“深溝球軸承”,空側(cè)可采用與負(fù)側(cè)相同軸徑的“輕型滾子軸承”。這樣可使電機(jī)轉(zhuǎn)子在冷、熱狀態(tài)的長度變化時(shí),其軸向伸縮位移在空側(cè),確保電機(jī)與機(jī)械連接處的定位。

  2、盡量加大軸承油室,也就是將軸承外油蓋軸向尺寸盡量加大。改造軸承外油蓋時(shí),可根據(jù)電機(jī)軸向的實(shí)際尺寸,如果軸向空間允許,一般可將外蓋內(nèi)的軸向空間尺寸加大至軸承外徑的1/4左右為適,這樣可使電機(jī)軸承運(yùn)行溫度下降。在軸承外蓋改造的同時(shí),對(duì)潤滑脂的加、放油孔同時(shí)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)、改造。

  3、如果在軸承的改造中轉(zhuǎn)子需要進(jìn)行機(jī)械加工時(shí),最好在轉(zhuǎn)子軸承檔外側(cè)加工成細(xì)螺紋,利用開槽式定位螺母和19齒鎖墊(見右圖)將軸承進(jìn)行軸向固定。據(jù)分析,此結(jié)構(gòu)不但可起到軸承良好的定位作用,而且可在軸承的旋轉(zhuǎn)中起到散熱、冷卻的作用,使軸承溫度進(jìn)一步降低。

  4、在軸承蓋改造的同時(shí),應(yīng)盡量在軸承蓋的外側(cè)設(shè)計(jì)加裝鋁合金密封蓋。對(duì)于IP44以上全封閉式電機(jī),可只對(duì)外軸承蓋加裝,對(duì)于IP23的電機(jī),應(yīng)該對(duì)內(nèi)、外軸承蓋全部加裝密封蓋,確保軸承內(nèi)部的清潔。根據(jù)部分進(jìn)口高壓電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析,密封蓋采用“鋁合金梯形槽”的密封效果較好,而且該密封的結(jié)構(gòu)簡單(見右圖),與軸承蓋組裝為一體,在電動(dòng)機(jī)的檢修時(shí)可不必拆卸。另外,該密封蓋的內(nèi)孔與軸可設(shè)計(jì)為較小的間隙,如果與軸有微小的磨擦而不至造成故障。

  5、根據(jù)外軸承蓋改造所設(shè)計(jì)的加、放油孔,制做、安裝潤滑脂排油良好的裝置,保證在電機(jī)的運(yùn)行中對(duì)軸承進(jìn)行加、排油的維護(hù)工作。

  綜合以上對(duì)軸承及附件的改造,對(duì)于不同的電機(jī)結(jié)構(gòu),應(yīng)設(shè)計(jì)不同的改造方案。根據(jù)對(duì)常發(fā)生軸承故障的高壓電動(dòng)機(jī)改造經(jīng)驗(yàn)看,所達(dá)到以上改造的項(xiàng)目越多,對(duì)于軸承故障的處理越好,全部改造的典型結(jié)構(gòu)(見右圖)。當(dāng)然,在電機(jī)的改造中,要根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、尺寸等實(shí)際情況進(jìn)行。用簡單的改造方案能解決了電機(jī)軸承發(fā)熱、損壞的問題,可不必對(duì)電機(jī)進(jìn)行大的改造。例某電機(jī)軸承發(fā)熱、損壞的主要問題是油室過小而造成,則可只進(jìn)行軸承外蓋的改造。某電機(jī)因軸承擋油盤而造成的軸承發(fā)熱,則只對(duì)擋油盤進(jìn)行改造,以解決主要的問題,達(dá)到事半功倍。

  總之,電機(jī)的種類繁多,故障也是不同的。綜上所述,軸承的選用、附件的結(jié)構(gòu)、軸承的質(zhì)量、潤滑脂的使用、檢修的質(zhì)量、電機(jī)的缺陷、維護(hù)的問題及機(jī)械的影響等,都是造成電機(jī)軸承發(fā)熱、損壞的因素。有的電機(jī)運(yùn)行中軸承發(fā)熱嚴(yán)重,因不能停機(jī)處理,即采用通風(fēng)機(jī)降溫、淋水降溫或外表通水降溫措施,這樣看似解決了軸承的發(fā)熱,但是沒有解決軸承發(fā)熱的根本。在發(fā)生了電機(jī)軸承故障后,往往進(jìn)行了軸承的更換或更換了高質(zhì)量的潤滑脂,或?qū)Ρ煌蟿?dòng)的機(jī)械做了一定的工作,或加強(qiáng)了運(yùn)行中的軸承加油維護(hù)次數(shù)等工作后,軸承的故障減少了,為此認(rèn)為是找到了軸承故障損壞的原因。但是往往有些電機(jī)軸承的故障,就像病人得了需要手術(shù)的病相似。使用好的藥物并保證每天的治療,往往可控制病情的發(fā)展。但是,要徹底去掉病根,使病人完全康復(fù),還是需要進(jìn)行手術(shù),去掉病原或者更換器官,這也就是電機(jī)軸承改造的目的。根據(jù)多年來處理高壓電機(jī)滾動(dòng)軸承發(fā)熱損壞故障的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于這類軸承一直發(fā)熱損壞的電動(dòng)機(jī),從根本上改變了電機(jī)軸承的結(jié)構(gòu)或軸承附件的結(jié)構(gòu)后,徹底解決了電機(jī)軸承的故障,收到了良好的效果。(作者:華能濟(jì)南黃臺(tái)發(fā)電有限公司電機(jī)高級(jí)技師 劉興利)

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高壓電動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承發(fā)熱與損壞的處理

作者:劉興利  發(fā)布時(shí)間:2018-09-06   來源:中國電力網(wǎng)

  高壓電動(dòng)機(jī)在各生產(chǎn)系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著主要的動(dòng)力,一旦發(fā)生故障,可嚴(yán)重影響到整個(gè)生產(chǎn)過程。在發(fā)電系統(tǒng)的高壓電動(dòng)機(jī),發(fā)生故障可嚴(yán)重影響到發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。近年來,隨著電機(jī)產(chǎn)品的不斷改進(jìn)和發(fā)展,電機(jī)的電氣故障大大減少,但是因軸承損壞而造成電機(jī)的故障還有很多。根據(jù)對(duì)電機(jī)故障的統(tǒng)計(jì),因軸承損壞而造成的電機(jī)故障,約占了電機(jī)全部故障的70%以上。

  一、電動(dòng)機(jī)軸承故障分析:

  高壓電動(dòng)機(jī)軸承發(fā)熱損壞故障的主要原因有:1、軸承運(yùn)行中的維護(hù)問題; 2、軸承與潤滑的問題;3、軸承的檢修與安裝問題; 4、電機(jī)缺陷或機(jī)械對(duì)軸承的影響問題;5、軸承的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)問題。

  對(duì)于正常運(yùn)行的電動(dòng)機(jī),當(dāng)軸承發(fā)熱嚴(yán)重或發(fā)生故障時(shí),一般原因是軸承的維護(hù)問題或軸承是否已到了更換的周期,因?yàn)檩S承的正常維護(hù)是保證和提高軸承壽命的一個(gè)重要手段。

  對(duì)于檢修后的電動(dòng)機(jī),當(dāng)軸承發(fā)熱嚴(yán)重或發(fā)生故障時(shí),一般原因是軸承的拆裝對(duì)電機(jī)的零部件或新軸承造成了損傷,新軸承的選用不當(dāng)或潤滑脂的使用問題。

  對(duì)于運(yùn)行一個(gè)階段的電動(dòng)機(jī),當(dāng)軸承發(fā)熱嚴(yán)重或發(fā)生故障時(shí),一般原因是因?yàn)殡姍C(jī)的長期運(yùn)行,使電機(jī)的某些零部件變形、定轉(zhuǎn)子位移、電機(jī)的振動(dòng)以及所拖動(dòng)的機(jī)械對(duì)電機(jī)的影響等原因,而造成了電機(jī)軸承的發(fā)熱和損壞。

  對(duì)于軸承一直發(fā)熱損壞的電動(dòng)機(jī),其原因往往是多方面的綜合因素。當(dāng)排除了以上幾種原因而仍然不能消除軸承的故障,此時(shí)應(yīng)考慮該電機(jī)在出廠設(shè)計(jì)方面是否存在不足。

  1、 軸承的選用問題:

  早期的高壓電機(jī)和現(xiàn)在的部分高壓電機(jī)軸承結(jié)構(gòu)是,負(fù)側(cè)為“圓柱滾子軸承”,空側(cè)為“向心推力球軸承”。在電機(jī)的運(yùn)行中,因?yàn)闇囟鹊淖兓?,轉(zhuǎn)子的長度也在變化,因?yàn)榭諅?cè)的軸承屬定位軸承,所以轉(zhuǎn)子長度的變化即由負(fù)側(cè)的“滾子軸承”予以調(diào)整。此種結(jié)構(gòu)如果電機(jī)與機(jī)械的連接為“彈性聯(lián)軸器”,對(duì)電機(jī)的影響不大,但如果是“剛性聯(lián)軸器”則很容易造成電機(jī)的振動(dòng)和軸承的發(fā)熱甚至損壞。

  部分高壓電機(jī)的軸承采用的是“中型滾子軸承”,該軸承的徑向承載能力大大超過計(jì)算值,但軸承的允許轉(zhuǎn)速則與電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速相差很少甚至不夠。例一,Y560-4-1250KW的高壓電機(jī),其結(jié)構(gòu)負(fù)側(cè)為雙軸承,外軸承是#N332中型滾子軸承,內(nèi)軸承是#6332深溝球軸承,空側(cè)同樣是#N332軸承。根據(jù)軸承的數(shù)據(jù)規(guī)范,#N332進(jìn)口軸承的允許轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分,而國產(chǎn)軸承僅為1400/轉(zhuǎn),這既是造成軸承發(fā)熱、損壞的主要原因。另外,負(fù)側(cè)雙軸承結(jié)構(gòu)的高壓電機(jī)其軸承的運(yùn)行溫度一般偏高。因?yàn)殡p軸承結(jié)構(gòu)的端蓋、軸承套等部件的軸向尺寸過大,其零部件加工時(shí)的形位公差要求嚴(yán)格,如果超差過大,即可使軸承在旋轉(zhuǎn)中承受額外的負(fù)載,造成軸承的發(fā)熱和損壞。

  部分高壓電機(jī)的定位側(cè)軸承采用了“雙列調(diào)心式滾子軸承”,該軸承的優(yōu)點(diǎn)是,可消除電機(jī)端蓋、軸承套等部件所產(chǎn)生的形位差,保證轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定,但是該軸承只能承受較輕的軸向負(fù)荷。電機(jī)靜、轉(zhuǎn)子磁極中心的誤差,轉(zhuǎn)子在熱脹冷縮變化下所造成磁極中心的位移,機(jī)械對(duì)電機(jī)的影響等原因,都可造成電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向力的產(chǎn)生。在軸向力大于了該軸承所承擔(dān)的范圍,即可造成軸承的損壞。

  2、軸承附件的結(jié)構(gòu)問題:

  早期高壓電機(jī)的軸承附件結(jié)構(gòu),大部分是采用的軸承套和內(nèi)、外油蓋的結(jié)構(gòu),無防塵裝置。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是簡單,缺點(diǎn)是密封差,電機(jī)內(nèi)、外部的灰塵很容易進(jìn)入到軸承內(nèi)部,加速了軸承的磨損而損壞。

  部分高壓電機(jī)軸承結(jié)構(gòu),在軸承的外側(cè)裝有距軸承間隙很小的擋油盤,這樣看似可使軸承的潤滑脂保持充足,但是也存在著很多缺點(diǎn):不利于軸承的散熱和潤滑脂的循環(huán),使軸承在運(yùn)行中的溫度過高;電機(jī)小修時(shí)無法對(duì)軸承進(jìn)行檢查,電機(jī)大修時(shí)無法清洗檢查軸承,只有更換,造成不必要的浪費(fèi);因檢修和軸承的更換,容易造成擋油盤的松動(dòng),使其在運(yùn)行中產(chǎn)生異音或從軸上脫出,造成嚴(yán)重的故障。

  部分高壓電機(jī)采用了端蓋、軸承套為一體的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的電機(jī)端蓋在加工時(shí)要求的形位公差較為嚴(yán)格,尤其是雙軸承的結(jié)構(gòu),其軸向尺寸較大,如果超出了軸承間隙所允許的范圍,即可造成軸承的發(fā)熱和損壞。

  目前大部分的高壓電機(jī)軸承結(jié)構(gòu)均加裝了軸承的密封裝置,但與某些運(yùn)行良好的進(jìn)口電機(jī)相比較,還存在軸承油室過小、潤滑脂的排出結(jié)構(gòu)不良、和軸承定位及散熱方面的欠缺。

  二、電動(dòng)機(jī)軸承故障處理:

  (一)對(duì)于正常運(yùn)行的電動(dòng)機(jī),應(yīng)重點(diǎn)分析軸承的維護(hù)問題和軸承的更換周期。

由潤滑脂潤滑的軸承,一般在2000小時(shí)左右應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行一次潤滑脂的補(bǔ)充,根據(jù)軸承的大小補(bǔ)充適量的潤滑脂。在電機(jī)的小修時(shí),應(yīng)盡可能地打開軸承蓋,更換新的潤滑脂。在潤滑脂的補(bǔ)充或部分更換時(shí),應(yīng)注意用相同牌號(hào)的潤滑脂,否則因?yàn)榛瘜W(xué)的反應(yīng)而使?jié)櫥プ饔?,造成軸承的損壞。

  對(duì)于檢修后的電動(dòng)機(jī)。在電機(jī)的大修時(shí),大部分軸承進(jìn)行更換。所以在軸承的更換時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn),否則在電機(jī)檢修后因?yàn)檩S承的裝配或零部件的尺寸問題而造成軸承的損壞。

  1、舊軸承在拆卸時(shí)應(yīng)盡量采用加熱的方法,避免對(duì)軸的損壞。

  2、舊軸承拆下后,應(yīng)測量、校核該處的軸徑和軸承室內(nèi)孔,并符合電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的公差。如果軸徑的公差超標(biāo),可能造成軸承間隙過小而發(fā)熱或造成軸承在運(yùn)行中從軸上脫出的故障,如果軸承室內(nèi)孔的公差超標(biāo),則可能造成軸承不易安裝或運(yùn)行中產(chǎn)生異音。

  3、測量、校核軸承室的厚度、軸承蓋止口長度尺寸,計(jì)算出軸承在軸承室內(nèi)是否保證軸向的穩(wěn)定。尤其是定位側(cè)軸承,軸承良好的軸向定位是保證電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定的一個(gè)重要條件,否則可造成電機(jī)運(yùn)行中的振動(dòng)或異音。

  4、新軸承安裝前應(yīng)使用潤滑油或軸承加熱器進(jìn)行加熱,加熱溫度100℃至105℃時(shí)安裝,如不到位時(shí),應(yīng)使用合適的軸套或紫銅棒均勻的敲擊軸承的內(nèi)套到位,注意不能使?jié)L珠和保持器吃力,以免造成軸承的損壞。

  5、滾動(dòng)軸承是精度比較高的,其內(nèi)外圓的直徑尺寸誤差一般在10μm以內(nèi),硬度在60HRC左右。高壓電機(jī)所使用的軸承,保持器的材料一般是鋼和銅的較多,鋼保持器(后置代號(hào)F1)的優(yōu)點(diǎn)是耐磨性強(qiáng),在軸承的溫度過高時(shí)不容易產(chǎn)生金屬粉狀。銅保持器(后置代號(hào)M)的軸承因材料性能的原因,在旋轉(zhuǎn)中更加穩(wěn)定,并且噪音小。軸承的徑向間隙一般選用稍大于標(biāo)準(zhǔn)間隙(后置代號(hào)C3)的軸承。一般電機(jī)的軸承與軸是過贏配合,部分電機(jī)的軸承與軸承室也為過贏配合,這樣即可使軸承的徑向間隙減小,造成軸承運(yùn)行中發(fā)熱。所以電機(jī)的軸承一般應(yīng)選后置代號(hào)為(M / C3)的較為合適。

  6、電機(jī)使用于不同的環(huán)境應(yīng)用不同的潤滑材料,潤滑油潤滑的軸承和特殊環(huán)境下的電機(jī),一般都有特殊的要求。目前因電機(jī)絕緣強(qiáng)度的提高,其電機(jī)的運(yùn)行溫度也提高了很多,這就要求電機(jī)軸承所使用的潤滑脂,其允許溫度也應(yīng)提高。尤其是冷卻方式為空側(cè)進(jìn)風(fēng)負(fù)側(cè)出風(fēng)的電機(jī),負(fù)側(cè)的溫度就偏高,如果使用了允許溫度過小于的潤滑脂,往往在軸承溫度過高時(shí),潤滑脂碳化而失去作用,造成軸承的嚴(yán)重?fù)p壞。所以,電機(jī)軸承所使用的潤滑脂,一般應(yīng)在-20℃~120℃以上的范圍。

  (二)對(duì)于運(yùn)行一個(gè)階段的電動(dòng)機(jī),應(yīng)考慮電機(jī)零部件變形、定轉(zhuǎn)子位移、電機(jī)振動(dòng)及所拖動(dòng)的機(jī)械對(duì)電機(jī)的影響等原因。

  1、因零部件的變形而造成尺寸公差、形位公差的超標(biāo),即對(duì)軸承造成影響;電機(jī)靜、轉(zhuǎn)子磁極中心偏差過大,則可造成定位側(cè)軸承發(fā)熱甚至損壞。所以對(duì)軸承損壞較多的電機(jī),在解體時(shí)應(yīng)首先打開非定位側(cè),檢查靜、轉(zhuǎn)子的軸向鐵芯位置是否正確,如果誤差過大,應(yīng)修正加工零部件或采用墊片的方式予以調(diào)整。對(duì)軸承的主要部件(軸承套)應(yīng)進(jìn)行尺寸公差和形位公差的測量,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行更換。

  2、電機(jī)運(yùn)行中如果振動(dòng)過大,在電機(jī)解體后應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn),保證了轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中的穩(wěn)定,可大大延長軸承的使用壽命。

  3、電機(jī)所帶動(dòng)的機(jī)械對(duì)電機(jī)軸承的影響也是一個(gè)重要因素。如果電機(jī)與機(jī)械的聯(lián)軸器為彈性連接,其影響不是太大。但如果是鋼性連接則應(yīng)分析其電機(jī)的結(jié)構(gòu),如果定位側(cè)在空側(cè),電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱脹冷縮,可造成電機(jī)空側(cè)軸承的軸向負(fù)荷過大而損壞。

  對(duì)于軸承一直發(fā)熱損壞的電動(dòng)機(jī),則考慮是否應(yīng)對(duì)電機(jī)的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的改造。高壓電機(jī)的軸承故障因素很多,往往故障的現(xiàn)象相同而主要矛盾是不同的。參照某些進(jìn)口的而不易發(fā)生軸承故障的高壓電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),根據(jù)其軸承結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)點(diǎn),對(duì)照常發(fā)生軸承故障的電機(jī),找出結(jié)構(gòu)上的不足進(jìn)行改造。其改造設(shè)計(jì)的原則如下:

  1、首先根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率與負(fù)載,確定軸承的正確選用。在允許的情況下,應(yīng)盡量將負(fù)側(cè)改為“深溝球軸承”,空側(cè)可采用與負(fù)側(cè)相同軸徑的“輕型滾子軸承”。這樣可使電機(jī)轉(zhuǎn)子在冷、熱狀態(tài)的長度變化時(shí),其軸向伸縮位移在空側(cè),確保電機(jī)與機(jī)械連接處的定位。

  2、盡量加大軸承油室,也就是將軸承外油蓋軸向尺寸盡量加大。改造軸承外油蓋時(shí),可根據(jù)電機(jī)軸向的實(shí)際尺寸,如果軸向空間允許,一般可將外蓋內(nèi)的軸向空間尺寸加大至軸承外徑的1/4左右為適,這樣可使電機(jī)軸承運(yùn)行溫度下降。在軸承外蓋改造的同時(shí),對(duì)潤滑脂的加、放油孔同時(shí)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)、改造。

  3、如果在軸承的改造中轉(zhuǎn)子需要進(jìn)行機(jī)械加工時(shí),最好在轉(zhuǎn)子軸承檔外側(cè)加工成細(xì)螺紋,利用開槽式定位螺母和19齒鎖墊(見右圖)將軸承進(jìn)行軸向固定。據(jù)分析,此結(jié)構(gòu)不但可起到軸承良好的定位作用,而且可在軸承的旋轉(zhuǎn)中起到散熱、冷卻的作用,使軸承溫度進(jìn)一步降低。

  4、在軸承蓋改造的同時(shí),應(yīng)盡量在軸承蓋的外側(cè)設(shè)計(jì)加裝鋁合金密封蓋。對(duì)于IP44以上全封閉式電機(jī),可只對(duì)外軸承蓋加裝,對(duì)于IP23的電機(jī),應(yīng)該對(duì)內(nèi)、外軸承蓋全部加裝密封蓋,確保軸承內(nèi)部的清潔。根據(jù)部分進(jìn)口高壓電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析,密封蓋采用“鋁合金梯形槽”的密封效果較好,而且該密封的結(jié)構(gòu)簡單(見右圖),與軸承蓋組裝為一體,在電動(dòng)機(jī)的檢修時(shí)可不必拆卸。另外,該密封蓋的內(nèi)孔與軸可設(shè)計(jì)為較小的間隙,如果與軸有微小的磨擦而不至造成故障。

  5、根據(jù)外軸承蓋改造所設(shè)計(jì)的加、放油孔,制做、安裝潤滑脂排油良好的裝置,保證在電機(jī)的運(yùn)行中對(duì)軸承進(jìn)行加、排油的維護(hù)工作。

  綜合以上對(duì)軸承及附件的改造,對(duì)于不同的電機(jī)結(jié)構(gòu),應(yīng)設(shè)計(jì)不同的改造方案。根據(jù)對(duì)常發(fā)生軸承故障的高壓電動(dòng)機(jī)改造經(jīng)驗(yàn)看,所達(dá)到以上改造的項(xiàng)目越多,對(duì)于軸承故障的處理越好,全部改造的典型結(jié)構(gòu)(見右圖)。當(dāng)然,在電機(jī)的改造中,要根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、尺寸等實(shí)際情況進(jìn)行。用簡單的改造方案能解決了電機(jī)軸承發(fā)熱、損壞的問題,可不必對(duì)電機(jī)進(jìn)行大的改造。例某電機(jī)軸承發(fā)熱、損壞的主要問題是油室過小而造成,則可只進(jìn)行軸承外蓋的改造。某電機(jī)因軸承擋油盤而造成的軸承發(fā)熱,則只對(duì)擋油盤進(jìn)行改造,以解決主要的問題,達(dá)到事半功倍。

  總之,電機(jī)的種類繁多,故障也是不同的。綜上所述,軸承的選用、附件的結(jié)構(gòu)、軸承的質(zhì)量、潤滑脂的使用、檢修的質(zhì)量、電機(jī)的缺陷、維護(hù)的問題及機(jī)械的影響等,都是造成電機(jī)軸承發(fā)熱、損壞的因素。有的電機(jī)運(yùn)行中軸承發(fā)熱嚴(yán)重,因不能停機(jī)處理,即采用通風(fēng)機(jī)降溫、淋水降溫或外表通水降溫措施,這樣看似解決了軸承的發(fā)熱,但是沒有解決軸承發(fā)熱的根本。在發(fā)生了電機(jī)軸承故障后,往往進(jìn)行了軸承的更換或更換了高質(zhì)量的潤滑脂,或?qū)Ρ煌蟿?dòng)的機(jī)械做了一定的工作,或加強(qiáng)了運(yùn)行中的軸承加油維護(hù)次數(shù)等工作后,軸承的故障減少了,為此認(rèn)為是找到了軸承故障損壞的原因。但是往往有些電機(jī)軸承的故障,就像病人得了需要手術(shù)的病相似。使用好的藥物并保證每天的治療,往往可控制病情的發(fā)展。但是,要徹底去掉病根,使病人完全康復(fù),還是需要進(jìn)行手術(shù),去掉病原或者更換器官,這也就是電機(jī)軸承改造的目的。根據(jù)多年來處理高壓電機(jī)滾動(dòng)軸承發(fā)熱損壞故障的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于這類軸承一直發(fā)熱損壞的電動(dòng)機(jī),從根本上改變了電機(jī)軸承的結(jié)構(gòu)或軸承附件的結(jié)構(gòu)后,徹底解決了電機(jī)軸承的故障,收到了良好的效果。(作者:華能濟(jì)南黃臺(tái)發(fā)電有限公司電機(jī)高級(jí)技師 劉興利)



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