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异步电动机轴承发热与振动的分析及其处理方法

2012-10-18

作者：孙国彬　王军　朱超　张健
（淮北发电厂）
　　摘　要：文章就新型电动机轴承运行维护的一般方法，提出了有针对性的技术措施，以上海电机厂YKK(YTM)系列产品为例进行轴承过热故障分析，找出电机轴承稳定运行的基本方法，对轴承的检修与安装做了简要介绍。
　　关键词：温度；震动；摩擦；润滑
　　0　引言
　　电动机是发电厂或广大工、矿企业中广泛运用的动力设备。其轴承是电动机中的重要转动部件，轴承的运行、维护、检修及安装质量的优劣，将直接影响到电动机的安全运行及使用寿命，同时关系到整个工作系统的能耗和工作效率。
　　轴承的故障占电动机故障的较大比重(约40％)，由于轴承损坏造成的损失相当严重，运行中的电动机本来就发出各种声音和振动，但在巡检中如发现有呵击声、滑动声、金属声，温度明显升高等，既与平时运行中比较感到有差异时，就必须查明原因，是轴承引起的?还是基础松动引起的?是润滑介质不足?还是冷却介质或冷却系统运行不良?只有作出了正确判断和处理，才能保证设备稳定运行，减少或降低因轴承引发的功率耗散，提高系统工作效率。作者从事数十年电机运行维护和检修工作，从中总结经验，对轴承发热和异常噪音、振动进行分析，以电动机滚动轴承日常维护与检修装配的方法为例加以探讨，来提高工作人员分析判断故障的能力，意在提高电动机的运行维护与检修质量，从而使设备健康水平得以改善。
　　1　电动机轴承过热与振动
　　某厂8号发电机组的生产辅机如磨煤机、排粉机、送风机、引风机、凝结水泵电动机等，全部为上海电机厂YKK(YTM)系列产品，在装数量几十余台，电动机的电压等级6000V，容量为400～1600kW不等。8号发电机组安装的上述电动机，在Z初半年左右时间的运行中，电动机轴承运行的温度处于较稳定的水平。但在1年之后，发现上述电动机轴承温度有不同程度的上升，并且持续高于以前运行中的温度数值，给机组的安全运行带来不确定的因素。多数情况下轴承故障的前兆是过热，然后振动。轴承破损、轴瓦金属摩擦和润滑油脂不足等会引起振动，但滚动轴承和滑动轴承振动损坏的原因，又有所不同。对滚动轴承来说，疲劳引起设备劣化、润滑不充分及润滑脂劣化，轴电流引起轴承面破损和轴承室混入杂质而损坏；对滑动轴承而言，轴承所承载负荷过大、轴承润滑供油不足及油劣化，轴电流引起轴承面破损和轴承室混入杂质也将导致振动损坏。
　　1.1原因分析
　　面对电动机轴承温度升高的现象，在经查验设备说明书及其它相关技术资料的基础上，对上海电机厂YKK(YTM)系列电机轴承过热原因分析如下：
　　(1)维护方法需规范。根据上海电机厂的图纸资料、技术说明，该厂8号发电机组选用的生产电动机多为卧式结构，电动机轴承为滚动轴承。滚动轴承用润滑脂润滑，润滑的目的是阻止轴承表面在滚动及滑动中金属对金属的直接接触以及阻止轴承表面的腐蚀。电动机轴承采用的润滑脂需要定期更换新鲜的润滑脂，并保持电动机滚动轴承的运行温度低于90℃，以使润滑脂达到预期的正常寿命。
　　(2)上海电机厂卧(立)式电动机轴承加油时应使用加油枪，使润滑脂能够通过油嘴进入轴承室的内部，确保新润滑脂能够贯穿轴承的内部并集以排出旧润滑脂，这样设计的目的，是能够使轴承在加油的过程中通过新润滑脂添加并且排出旧润滑脂。在进行电动机润滑油脂的更换时，要严格执行生产厂家的要求和规定，如：8号发电机组的磨煤机电动机轴承润滑脂选用牌号锂基脂三号(二硫化钼)，要求每6000工作小时，在电动机运行状态下加润滑油脂到出油口清洁油脂溢出为止。排粉机电动机轴承润滑脂选用牌号锂基脂三号；要求前(负荷侧)轴承每2600工作小时，在电动机运行状态下加润滑油脂到出油口清洁油脂溢出为止；后(反负荷侧或电动机侧)轴承每3300工作小时，在电动机运行状态下加润滑油脂到出油口溢出清洁油脂为止。凝结水泵电动机轴承润滑脂也选用牌号锂基脂三号；要求上轴承每3000工作小时加润滑油脂；换润滑油脂时间为6000工作小时。要求下轴承每4500工作小时加润滑油脂；换润滑油脂时间为9000工作小时。送风机和引风机电动机轴承润滑脂选用牌号为锂基二号，轴承的维护参照磨煤机、排粉机电动机的工作程序进行。
　　1.2轴承维护的改进措施
　　通常我们在进行电动机检修作业时，沿用的检修方法仍是其它通用机械设备的检修工作模式和检修方法，即电动机轴承润滑油脂的更换是在停机的情况下进行，这样就使加进去的油脂只是存在于轴承的某一部分，达不到生产厂家在电动机运行状态下加润滑油脂、一直加到出油口有清洁油脂出来为止的技术要求；再一个问题就是选用的润滑油脂与生产厂家是否是同一厂家或同一牌号的要求一致上未做认真对待，这对轴承的润滑来说是非常重要的。
　　另外，在每次进行加油之前，电动机上安装的加油嘴多有丢失，其加油管道内事先未进行检查和清理，是否有脏物被一起加到轴承内部还需进一步确认。因此，对于YKK(YTM)系列电动机的维护应选择新的维护方法，要按照电动机生产厂家的技术要求，在设备运行中定人、定时对电动机轴承添加与生产厂家同型号同规格的油脂，而在设备停役时进行轴承内部结构的检查。在进行加油操作的过程中，如发生电动机轴承异常发热的情况，则应必须在停车的情况下检查其原因，防止发生因轴承润滑或结构磨损造成电动机故障现象的发生。
　　2　电动机滚动轴承异常声响分析
　　电动机在运行中，检查人员可通过听针，利用测振仪来判断轴承故障与否，听轴承响声，轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快，无停滞现象，发出的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。噪声强度不大。如滚动体内外圈隐约有均匀滚动声音(测试者听感轻松)，说明轴承运行正常。如听到异常声响，轴承发出均匀而连续的“咝咝”声，这种声音由滚动体在内外圈中旋转而产生，包含有与转速无关的不规则的金属振动声响。一般表现为轴承内加润滑油脂量不足，应分清原因并处理。
　　听到明显的滚动和振动声，说明轴承间隙过大或严重磨损应更换轴承；听到滚动体声音发哑，声调低重，有杂音，说明润滑脂有杂质，须清洗轴承；听到滚动体有不规律的撞击声，不连续的“梗梗”声，说明个别滚珠破裂或有了疮疤，应停机检查更换轴承；听到近似哨的叫声，夹杂着滚动体“咕碌咕碌”滚动声，说明缺少润滑脂或油脂选择不当，应清洗、补充或更换合适的润滑脂。轴承运行在发出连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性“嗬罗”声，这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。声响的周期与轴承的转速有对应的关系，应对轴承进行更换。
　　3　电动机轴承的检查、清洗与安装
　　轴承在装配前，必须进行仔细清洗，目的洗去轴承上的防锈剂和洗去轴承中由于不慎而可能进入的脏物、杂物。
　　检查轴承常用方法是首先通过外观检查，看轴承内外表面有无锈斑、划痕、珠架变形和滚动体磨损，用手转动轴承外圈，看转动是否灵活、平稳，声音是否正常，有无杂音，用手摇晃轴承时，有无明显撞击声等现象，来判断轴承间隙是否正常。其次用塞尺和压铅丝法测量轴承间隙，滚动轴承的间隙有径向和轴向两种，检修时，通常通过测量径向间隙、检查轴承弹道是否光滑以及滚珠保持架是否完好，间隙不应超标，间隙过大振动增加，过小则噪音增加。如果轴承间隙不符合要求或轴承本身有严重缺陷时，需按原型号更换新轴承。
　　新购置的轴承必须进行清洗。如未经清洗的电动机轴承直接使用，比经过清洗的电动机轴承噪声大50％左右，并且直接影响轴承的使用寿命。清洗时应弄清轴承所使用的防锈剂并有针对性的进行清洗。目前国产轴承使用的防锈剂有三种：油剂、水剂和气相防锈剂。油剂防锈剂能溶解在汽油中，可以用汽油或煤油清洗，水剂污锈剂和气相防锈剂不能溶解在汽油中，必须用油酸钠皂水溶液或664号水溶液清洗。对于全封闭的(如180型)轴承和涂防锈润滑两用油脂的轴承安装时不要再清洗，可直接使用。
　　对轴承运转中的温升情况，一般通过测量很难监测轴承所出现的疲劳剥落、裂纹或压痕等局部性损伤，特别是在损伤的初期阶段几乎不可能发现什么问题。当轴承在长期正常运转以后，出现温度升高现象时，一般所反映的问题不但已经相当严重，而且会迅速发展，造成轴承损坏故障。这时候，间断性的监测往往会造成监测遗漏情况。监测中若发现轴承的温度超过70～80℃，应立即停机检查。对于新安装或者重新调整的滚动轴承，通过测量温度，监测其在规定时间内的温升情况，可以判断轴承的安装与调整质量，尤其间隙过紧时会出现温升过高的现象。发现问题及时调整，有利于延长滚动轴承的使用寿命。
　　轴承的安装方法有冷压、热套两种方法：
　　冷压工艺就是在常温下用压力机或手锤敲击的方法把轴承平稳地安装到轴上，压装时施力点只能作用在轴承内圈上，不能作用在外圈或保持架上，此种方法在检修工作中较少使用。
　　下面主要谈谈热套方法。
　　(1)加热法：在电力工程施工过程中，旧变压器油很多，可用油煮轴承，加热到100℃左右，加热时间20～40min。优点是价格便宜，但要注意防火，需要注意的是轴承离煮锅底的距离要大于50mm，防止轴承局部受热过高，加热后，将加热的轴承从油中取出后，擦去轴承表面油迹，两手端平，对准转轴到轴肩。
　　(2)硬加热法：适用于内径在100mm以上的轴承加热，温度加热至80～100℃为宜，不能温度太高，否则损伤轴承，缺点是温度不易控制。
　　(3)干烘加热法：把轴承放在电烘箱内或使用轴承加热器将轴承升温至100℃，保温5～10min，再把轴承从加热器上取下(或从烘箱内取出)，将轴承热套到轴承挡并紧靠轴肩，此方法安全可靠易操作。目前也普遍采用涡流加热法。
　　装配套好轴承后，待温度冷却至常温，用汽油冲洗干净，然后加入干净的锂基润滑脂，一般二极电动机加入量约占轴承室容积的1/3～1/2，四极以上加2/3，不宜过多或过少，润滑脂的稠度对轴承噪音影响较大，此润滑脂的加入量也适用常规润滑脂。
　　4　结束语
　　以上几种方法省力、省时，装配质量可靠，可根据检修具体条件选用。滚动轴承的清洗和安装对电动机产生的噪声和振动影响很大，正确的清洗和安装可以有效降低电动机的振动和噪声，提高电动机检修的整体质量，对安全生产、稳定运行有着重要意义。通过以上分析可以说明，生产设备的维护和检修还要不断进行探索，及时分析设备运行工况、掌握新的维护方法、制定有效防范措施，为机组安全运行奠定可靠的基础。
出处：《安徽电力科技信息》2007年第3期

迈克弗国际贸易（上海）有限公司，成立于1991年，公司总部位于德国埃斯林根。公司致力于高性能、低噪音、低振动的静音轴承研发制造。

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