电机轴承故障分析及改进措施

2017-07-18韩风梅解晋辉张郡

中国设备工程 2017年13期

关键词：挤压机齿轮泵滚珠

韩风梅，解晋辉，张郡

（中国石油独山子石化分公司，新疆独山子 833699）

电机轴承故障分析及改进措施

韩风梅，解晋辉，张郡

（中国石油独山子石化分公司，新疆独山子 833699）

通过对石化公司某厂挤压机齿轮泵电机轴承故障原因进行分析，提出轴承改进措施及预防对策，并加以验证和总结。

轴承故障；原因分析；改进措施

轴承故障占所有电动机故障的40%以上。在工业设施中大多数的轴承在非理想的条件下运行，常受到疲劳、环境机械振动、过载、轴心错位、污染、电流开槽、腐蚀、不正确润滑等的影响。这些非理想的条件开始只是导致边缘缺陷，然后这些缺陷会在轴承内圈、外圈和滚珠组建中传播和扩散。过一段时间，缺陷变得显著，便产生了机械振动并且引起听觉噪声。

本文以石化公司某厂挤压机齿轮泵电机发生的轴承故障为例，从振动监测及轴承设计结构等方面进行原因分析，在电机停机检修时进行验证。同时，对该电机轴承提出改进措施，并及时实施，效果良好。

1 齿轮泵电机基本概况

石化公司某厂挤压机齿轮泵电机为ABB公司制造，功率为355kW,额定电压为380V，频率为50Hz,额定电流655A，转速为990r/min，绝缘等级为F级。负荷侧轴承型号为6322/C3，风扇轴承型号为6319M/C4 VL024。

2 齿轮泵电机轴承故障经过

2016年4月25日，在对该挤压机齿轮泵电机进行日常巡检监测时发现，负荷侧轴承轴向振动值由原来的1mm/s增大至5.6mm/s，监测使用的仪器为RION测振仪VM-63A。在随后的监测中，轴向振动值在4～5mm/s之间持续一个月，于2016年5月30日又降至1.2～1.5mm/s之间。2016年4月5日至2016年5月30日状态监测振动值如表1所示。

2016年7月28日，巡检时发现齿轮泵电机声音异响，负荷侧轴承轴向振动值突然剧增至11mm/s，监测使用的仪器为RION测振仪VM-63A。7月29日，对该电机负荷侧轴承润滑脂进行加注更换，排出大量黑色变质的润滑脂，加注后，运转声音略有好转，但振动值无明显变化。

2016年6月6日至2016年8月1日状态监测振动值如表2所示。

表1 2016年4月5日至2016年5月30日齿轮泵电机状态监测振动值

表2 2016年6月6日至2016年8月1日齿轮泵电机状态监测振动值

根据石油化工旋转机械振动标准SHS01003-2004，功率>300kW，壳振正常标准为≤4.5mm/s，停机标准为>11.2mm/s，由此可判断，齿轮泵电机负荷侧轴承发生故障。

2016年8月3日，采用SKF AX 便携式数采仪再次进行故障确认，电机负荷侧轴承水平方向振动谱图见图1所示。

图1 齿轮泵电机负荷侧轴承水平方向振动谱图

由图1可见，主振频为700-2000Hz的频率带，负荷侧轴承振动值明显偏高。

齿轮泵电机负荷侧轴承冲击谱图见下图2所示。

图2 齿轮泵电机负荷侧轴承冲击谱图

由图2可见，冲击频率杂乱，但轴承故障特征频率不明显。齿轮泵电机负荷侧轴承水平方向振动偏高，且冲击频率杂乱，结合电机运行状况，判断电机负荷侧轴承存在末期故障。

3 齿轮泵电机故障检修情况

2016年8月4日，齿轮泵电机停机检修。电机轴承拆开后发现，轴承滚珠有变色现象，轴承内外圈均有电蚀坑槽，根据电蚀坑槽轨迹可见滚珠运转轨道不在滚道正中，而是偏向一侧。轴承拆检情况如图3、4所示。

图3 齿轮泵电机轴承内圈及滚珠

图4 齿轮泵电机轴承外圈

4 齿轮泵轴承故障原因分析

轴承虽然在电动机中只是支撑转子的一个部件，但是电动机多种原因产生的故障，都是以轴承振动大、发热等形式反映出来。

由于该电机为变频调速电机，运行过程中受到高次谐波的作用，使电机转子产生轴电流，而电机负荷侧轴承为非绝缘轴承，因此在轴承内套、滚珠、外套、机壳、接地间形成了轴电流回路，导致轴承内外圈产生电蚀坑槽，在发生电蚀过程中产生高温，造成轴承滚珠高温回火发生变色现象。同时，高次谐波也会造成电机振动增大，增加轴承磨损及噪声。

由于电机轴与齿轮泵连接时，受到齿轮泵方向拉力的作用，而电机轴与齿轮泵轴之间产生的轻微不对中，造成滚珠偏向齿轮泵侧运转，导致滚珠运行轨道不在滚道正中。