电动机轴故障及防护措施

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电动机轴故障及防护措施

作者：崔静波 陈继凯

来源：《科技创新导报》2011年第26期

摘 要:文章介绍了采用滚动轴承的大中型电动机轴电流产生的原因及其对电动机轴瓦造成的损害,并结合实践经验介绍了轴电流烧伤轴瓦的特征及处理方法。 关键词:轴承烧损电动机分析轴电流措施

中图分类号:TM32 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(b)-0072-01 引言

我厂动力厂,管辖着公司风、水、电、气(汽)等能源介质供应的单位,在我厂各个车间有着众多的大、中型高、低压电动机以驱动风机、水泵、压缩机、油泵等,中型电动机绝大部分采用的是滚动轴承。这些年来,我厂电动机故障导致的停运事故中以机械故障为主,尤其是轴承烧损特别多,而引起轴承故障的原因很多,有轴承质量、轴承安装水平、机组整体安装水平、润滑情况以及轴电流等因素。而由轴电流引起的轴承故障,往往会被检修人员误判成其他的原因以至于被忽视,使得更换后的新轴承没有运行多长时间即烧毁。因此如何判定轴承损坏是由于轴电流引起的,又如何防止电动机轴承因轴电流损坏是我们急需解决的问题。 1 轴电流的产生的分析 1.1轴电流产生的原因主要有

(1)由于磁路磁场不平衡,有与转轴相交链的旋转磁通存在;(2)当转子绕组发生接地故障,有接地电流产生时;(3)转轴上有剩余磁通,起单极发电机作用;(4)铁芯材料方向性引起磁路的磁阻不均;(5)由静电引起,但一般静电电流较小,作用不会太大;(6)设计时选择扇形片数与极对数关系不正确(假设电机的极对数为p,定子铁芯接缝数为n,则分数n/p约分后为n′/p′,当n′为偶数时,不会产生轴电流;当n′为奇数时,会产生频率为fn′的轴电流(f为电机电源频率)。比如电源频率为50Hz、4极电动机,它的定子冲片接缝数为6,则n/p=6/2=3/1。n′=3是奇数,故该电机就有轴电流产生。轴电流频率为fn′=50Hz×3=150Hz)。 1.2 轴电流的大小

由于上述各种因素影响,使得不论是同步电动机、变频电动机还是异步电动机,在转轴上一定会存在轴电压,而轴电压的大小与电动机的生产工艺、铁芯材料等有关,一般来说轴电压很低,只有0.5～2V左右。虽然轴电压很低,但不能说这样不会产生轴电流或产生的轴电流危害就不大,因为这与电动机所用轴承的种类,润滑脂等因素有关,即一旦轴电压超过其耐电压程度则必然

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会在轴—轴承—机座的回路产生轴电流,此时因电流回路阻抗很小,所以将有很大轴电流产生,轴电流值能达到十几A到几十A。 1.3 轴电流造成的轴承损坏的原因

电动机在运行过程中,轴承的滚珠与内、外圈有油膜隔离,一旦轴电压超过其耐压值,则会击穿油膜而放电或直接导电,在轴—轴承—机座的回路有轴电流流通即产生类似烧焊现象,会在轴瓦面处产生点状微孔,还会使油脂润滑性能下降,长期会使油脂变质完全失去润滑作用,使轴承与转子间的摩擦阻力加大,这样必然导致轴承温度上升,使轴承内由油脂形成的油膜变薄、破坏,其耐压值变低,轴电流进一步加大的恶性循环,同时在运行中还会有强烈的噪声、振动加大及设备外壳带电等现象。这种现象一旦累加到一定程度时,会使轴和轴承受到损坏。 1.4 实际案例

我厂热电车间锅炉给水泵多次发生因电机轴承故障使得电机轴与轴承烧死,甚至将电机烧坏,在的检查中发现,轴承严重过热、变黑,轴承及轴承盒内已无润滑油脂,轴承盒内套磨出沟槽,轴承盒内分布着大量黑色铁末;同时,轴承内套轨道存在大量麻坑并与轴烧死,电机本体内外存有大量溢出的润滑油脂,甚至起火,电机轴承小盖及轴承盒磨损严重。而在检修过程中,检修人员认为是转子轴承机械配合不好而导致电动机轴承故障,只是对其进行更换轴承,修复转子处理,忽视了是由于轴电流造成的,即投入运行。可是一般在一至二个月后,又发生轴承故障,对轴承检查现象基本相同。

运用仪器对振动大的电机在运行中检测,发现轴承属于滚道磨损的故障。经过分析认为导致这种情况的原因是轴电流,因为对轴承内外套检查发现其轨道上都存在大量麻点,而这些麻点都是由放电产生即轴电流产生的。电机在运行中,曾出现轴承温度异常现象,此温度异常与轴电流引起的麻点有关,温度升高造成了轴承盒与轴承外套配合出现问题,引起轴承与轴承外套相对运动并磨损轴承盒外盖和内套;同时也使得轴承温度继续升高,油脂受热熔化溢出,从而导致轴承故障。

1.5 轴电流的防治

(1)在轴端安装接地碳刷,以降低轴电位,使接地碳刷可靠接地,并且与转轴可靠接触,保证转轴电位为零电位,以此消除轴电流。(2)为防止磁不平衡等原因产生轴电流,往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板,以切断轴电流的回路。(3)为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成的轴电流,要求检修运行人员细致检查并加强导线或垫片绝缘,以消除不必要的轴电流隐患。

1.6 对我厂热电车间锅炉给水泵电机的改造以及改造后的情况

(1)首先检查了电动机导线的绝缘,并进行真空浸染加强绝缘。(2)在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板,以切断轴电流的回路。(3)在轴端安装接地碳刷,以降低轴电位,使接地碳刷