引風(fēng)機電動機軸承故障診斷分析

侯立明 張新偉

（河南安飛電子玻璃有限公司，河南 鄭州450016）

1 引言

為掌控普通軸承使用壽命，我公司將振動檢測技術(shù)應(yīng)用到變頻電動機上，對電動機軸承進(jìn)行定期振動檢測與頻譜分析，及時捕捉軸承早期電腐蝕跡象，然后通過加強維護(hù)保養(yǎng)，延長軸承使用壽命至失效前期再更換。這樣通過振動檢測技術(shù)既掌握了變頻電動機軸承損傷的發(fā)展情況，又避免了因軸承損壞引起的故障停機，為公司降低了生產(chǎn)成本。

2 軸電流的產(chǎn)生

電動機運行時，轉(zhuǎn)軸兩端之間或軸承之間產(chǎn)生的電位差叫做軸電壓。目前，廣泛應(yīng)用的變頻電動機大部分采用PWM變頻電源供電，這時電動機的軸電壓主要是由于電源三相輸出電壓矢量和不為零的分量產(chǎn)生。軸電壓通過電機軸、軸承、定子機座或輔助裝置構(gòu)成閉合回路產(chǎn)生軸電流。在正常情況下，電動機的軸電壓較低，軸承內(nèi)的潤滑油膜能起到絕緣作用，不會產(chǎn)生軸電流。但當(dāng)軸電壓較高，或電機起動瞬間油膜未穩(wěn)定形成時，軸電壓將使?jié)櫥湍し烹姄舸┬纬苫芈樊a(chǎn)生軸電流。在生產(chǎn)實際應(yīng)用中，采用PWM變頻電源供電的變頻電動機極易產(chǎn)生高頻軸電流。

3 振動技術(shù)檢測軸承故障

3.1 高壓喂料器驅(qū)動變頻電動機軸承故障案例

高壓喂料器驅(qū)動變頻電動機額定功率30KW，額定轉(zhuǎn)速960RPM，實際轉(zhuǎn)速在1200RPM左右，軸承型號NSK 6312。

該變頻電動機在2008年5月之前振動總值較低，振動趨勢平穩(wěn)，頻譜中未發(fā)現(xiàn)軸承缺陷頻率。7月采集的振動數(shù)據(jù)顯示該電動機振動總值明顯超過以前振動值，在頻譜中發(fā)現(xiàn)了6312軸承的外圈缺陷頻率，并且占主要振動能量，振動幅值較高。根據(jù)電動機前期頻譜和現(xiàn)在頻譜，基本判斷軸承發(fā)生了電蝕現(xiàn)象。通知車間維修人員加強潤滑保養(yǎng)，并注意點檢電動機軸承溫度變化。隨后，利用振動檢測技術(shù)繼續(xù)跟蹤觀察軸承故障發(fā)展趨勢。2009年6月電動機軸承振動趨勢又開始攀升，頻譜中開始出現(xiàn)了6312軸承的保持架缺陷頻率，并且在徑向上軸承外圈缺陷頻率的周圍出現(xiàn)了保持架缺陷頻率的邊頻（見圖1），這時現(xiàn)場用聽診器也能夠聽到電動機軸承的噪音。此時可判斷軸承電蝕故障已經(jīng)非常明顯，建議車間在近期計劃停機中更換軸承。

2009年9月車間計劃停機更換該變頻電動機。打開更換下的電動機軸承，發(fā)現(xiàn)6312軸承內(nèi)外圈嚴(yán)重電腐蝕（見圖2)。

3.2 木片計量儀變頻電動機軸承故障案例

木片計量儀電動機額定功率11KW．額定轉(zhuǎn)速1487RPM,實際轉(zhuǎn)速1750RPM左右，軸承型號NSK 6209。2009年6月在定期檢測電動機振動時，發(fā)現(xiàn)其振動總值上升明顯。由于在此之前的包絡(luò)頻譜中已存在軸承外圈缺陷頻率，故可以判斷該電機軸承損傷程度在加重。隨后2月和3月的振動數(shù)據(jù)顯示，振動趨勢繼續(xù)上升（見圖3），軸承外圈缺陷幅值上升幅度增大，并且占有主要振動能量，現(xiàn)場噪音明顯。此時可判斷軸承故障已非常明顯，建議車間在近日計劃停機中更換軸承。

2009年9月車間計劃停機更換該變頻電動機軸承。軸承內(nèi)外圈上都產(chǎn)生了“搓衣板“式的凹槽條紋損傷。

4 總結(jié)

這種在軸承內(nèi)外圈或滾動體上產(chǎn)生的“搓衣板”式的凹槽條紋損傷，我們稱之為電蝕損傷。電蝕損傷主要是軸電流局部放電能量釋放產(chǎn)生的高溫，融化軸承內(nèi)圈、外圈或滾珠上許多微小區(qū)域，并形成凹槽。電蝕損傷會該電動機產(chǎn)生強噪聲、高振動，影響軸承壽命。

采用變頻控制的驅(qū)動電動機正在以其卓越的性能和經(jīng)濟性，在調(diào)速領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用。因變頻電源的特殊性，以及系統(tǒng)對高速或低速運轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速動態(tài)響應(yīng)等需求，給電動機也帶來了在電磁、結(jié)構(gòu)、絕緣、軸承防護(hù)等方面的新課題。

通過應(yīng)用振動檢測技術(shù)，可有效判斷設(shè)備運行狀態(tài)，掌控設(shè)備故障發(fā)展趨勢，極大改善了僅靠人工經(jīng)驗判斷設(shè)備故障的能力，避免了定期維修造成的不必要損失，降低了生產(chǎn)成本。

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