淺談主排電機(jī)軸承故障的產(chǎn)生、檢測及排除

摘 要：本文從預(yù)防和分析診斷的基礎(chǔ)出發(fā)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)主排電機(jī)軸承故障并采取有效措施，解決了設(shè)備運(yùn)行中的異常問題，并通過自動(dòng)加脂器的應(yīng)用和振動(dòng)分析和判斷，提出了主排電機(jī)維修方面的一些基本思路和方法，為解決設(shè)備故障積累了一定依據(jù)，對設(shè)備的日常維護(hù)起到了指導(dǎo)作用，有效解決了軸承引發(fā)的設(shè)備故障。

關(guān)鍵詞：主排電機(jī) 軸承 加脂器 狀態(tài)檢測

中圖分類號：TM307 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0028-02

我公司電解槽煙氣凈化系統(tǒng)自2005年4月150、120、350 kA電解系列改造、擴(kuò)建投產(chǎn)后，設(shè)備數(shù)量大幅增加，尤其是凈化車間主排電機(jī)電機(jī)增數(shù)較多，250 kW以上電機(jī)達(dá)40余臺(tái)。隨著設(shè)備投運(yùn)時(shí)間的增加，維修經(jīng)驗(yàn)不足和監(jiān)測手段不完善，致使電機(jī)故障頻繁。據(jù)統(tǒng)計(jì)自投產(chǎn)以來，由于電機(jī)軸承引起的故障十幾次，并直接燒損電機(jī)一臺(tái)，更換軸承40多盤，直接經(jīng)濟(jì)損失20余萬元，給電解生產(chǎn)和煙氣凈化工作帶來巨大損失。滾動(dòng)軸承作為主排電機(jī)的重要部件，它除了承受轉(zhuǎn)子的徑向和軸向載荷外，還要求其具有摩擦阻力小，使用壽命長，在高速下運(yùn)行穩(wěn)定等性能。軸承一旦發(fā)生故障電機(jī)需停機(jī)檢修，無形中給電解生產(chǎn)和凈化系統(tǒng)造成了很大影響，同時(shí)增加了維修成本和工作量，而且對它的搶修工作也是十分艱苦的，往往是需采用解體電機(jī)確認(rèn)軸承故障。因此預(yù)防和減少電機(jī)軸承故障發(fā)生，保證電機(jī)正常運(yùn)行是本文論述的重點(diǎn)。

1 軸承的故障

軸承的嚴(yán)重?fù)p壞往往不是單一的原因引起的，而是在幾個(gè)方面綜合作用下，在惡劣的運(yùn)行條件下產(chǎn)生惡性循環(huán)，導(dǎo)致軸承嚴(yán)重?zé)龘p，因此在故障發(fā)生后，往往很難準(zhǔn)確的判斷是由何種原因所致，也就給我們制定相關(guān)的措施帶來一定的困難，為討論方便，先從幾個(gè)方面進(jìn)行分析診斷軸承發(fā)生故障的原因。

（1）當(dāng)軸承運(yùn)用一段時(shí)間后，軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架、外圈、滾道等產(chǎn)生一定的缺陷、傷痕，造成軸承的潤滑不良，引起軸承的發(fā)熱，長時(shí)間發(fā)熱，會(huì)導(dǎo)致：①軸承潤滑的稀釋。②加速材質(zhì)的疲勞，硬度下降。由于以上原因，進(jìn)而一步步形成惡性循環(huán)，加速過熱而使軸承燒損。嚴(yán)重的軸承內(nèi)圈位移，滾動(dòng)體失圓，沖撞生熱，最終熔接在一起，造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。

（2）對電機(jī)軸承保養(yǎng)胡重要性，特別是給軸承定期、適量的加油能保證軸承油良好的潤滑作用，缺油和加油過多也都很容易造成軸承故障，油加少了容易造成軸承潤滑不良而發(fā)熱，加多了也容易造成攪拌過熱，油脂熔化后易甩進(jìn)電機(jī)腔體，造成漆包線絕緣層的過熱破損，甚至燒損電機(jī)。我們一般選用3#鋰基脂或高級鋰基脂，最近我們實(shí)驗(yàn)選用AIG615EN通用磺基聚合脂和配套型號為AIG-250 mL的數(shù)馬泵送自動(dòng)加脂器后，不但解決了電機(jī)軸承給油要適當(dāng)、適量、定期、定時(shí)的問題，而且解決了因潤滑脂散熱性不好引發(fā)的油質(zhì)進(jìn)入電機(jī)腔體的故障。

（3）軸承的使用時(shí)間過長，超過軸承的使用壽命而容易造成材質(zhì)的疲勞，加上強(qiáng)烈的沖擊作用而使材質(zhì)變形，使得滾子、滾道而產(chǎn)生剝離、碾片，從而改造成潤滑不良和振動(dòng)加大。

（4）軸承內(nèi)圈與軸的配合間隙過盈量不符，也很容易造成軸承故障，過盈量大，很容易造成軸承內(nèi)圈因過大的張應(yīng)力而崩裂，過盈量小，也很容易造成軸承內(nèi)圈“遲緩”。

2 軸承故障的狀態(tài)檢測

目前我們采用檢測軸承故障的手段大致有測量溫度、噪音及振動(dòng)參數(shù)的采集分析。利用測量溫度，噪聲的方法比較簡單，缺乏有效的預(yù)防作用，一旦在運(yùn)行中軸承溫度過高和噪音很大，一般都會(huì)判斷為軸承已達(dá)到比較嚴(yán)重的損壞程度。但利用對電機(jī)軸承振動(dòng)參數(shù)測量及分析的方法，是比較方便簡單的，比較適合在電機(jī)維修中推廣使用，是一種既簡單又實(shí)用的檢測方法。

2.1 測量儀器的選擇

檢測儀器是檢測工作的必備工具，工欲善其事，必先利其器。如果檢測儀器配置不當(dāng)將直接影響檢測工作的開展。因此，在配置儀器方面必須考慮設(shè)備的實(shí)際情況、儀器的精度等級、設(shè)備檢測方法等具體情況，來選擇所需的儀器。從功能的差別上可以分為便攜式振動(dòng)檢測儀、振動(dòng)信號分析儀數(shù)據(jù)采集器（有的兼有信號分析功能），以及振動(dòng)分析專家系統(tǒng)?？紤]到電機(jī)安裝分散、性能、價(jià)格等因素我們選擇了振動(dòng)檢測儀（HY-105）來作為主排電機(jī)的檢測儀器。

2.2 測量參數(shù)的選擇

任何設(shè)備檢測過程都離不開對設(shè)備的測試過程，選擇什么樣的測試方法用什么樣的形式或物理量（即測試參數(shù)）來反映設(shè)備狀態(tài)，差距很大，選擇的測試參數(shù)正確，得到的測試結(jié)果就能反映出設(shè)備真實(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)的把握設(shè)備質(zhì)量發(fā)展趨勢；反之測量參數(shù)選擇得不正確，得到的數(shù)據(jù)就不能反映設(shè)備的真實(shí)狀態(tài)，就會(huì)對設(shè)備質(zhì)量的發(fā)展趨勢做出錯(cuò)誤判斷，產(chǎn)生錯(cuò)誤的預(yù)測預(yù)報(bào)，給設(shè)備維修工作帶來損失。電機(jī)振動(dòng)的測量參數(shù)包括振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度、加速度）。

測量參數(shù)的物理意義。

（1）位移：即振動(dòng)相鄰的正負(fù)兩個(gè)方向間的最大振動(dòng)距離。常用于機(jī)器零件部件的間隙要求比較嚴(yán)格的場合。

（2）速度：又稱振動(dòng)裂度，是評價(jià)機(jī)器振動(dòng)強(qiáng)度的常用參數(shù)，它定義為振動(dòng)速度的均方根，直接反映振動(dòng)的能量。

（3）加速度：定義為振動(dòng)偏移零位的最大數(shù)值。

2.3 測試點(diǎn)的選擇

在選擇測試點(diǎn)時(shí)應(yīng)根據(jù)電機(jī)的其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，科學(xué)地選擇那些反映電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的測點(diǎn)位置，以便對電機(jī)振動(dòng)狀態(tài)作出全面描述。如只測一點(diǎn)，往往是片面的，不能正確反映電機(jī)的總體情況。通常應(yīng)環(huán)繞電機(jī)外部，在一些有代表性的分散的點(diǎn)上，測量相互垂直的三個(gè)方向上的振動(dòng)量。根據(jù)上述原則我們針對電機(jī)等設(shè)備確定的測試點(diǎn)共4個(gè)部位，3個(gè)測量方向：水平、垂直、軸向，共12個(gè)檢測點(diǎn)。

2.4 狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)

要判定電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)鍵就是相應(yīng)的狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)及其選取、建立、使用問題。電機(jī)的振動(dòng)具有加速度、速度、位移三個(gè)描述參量。則基于振動(dòng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)可分為加速度標(biāo)準(zhǔn)、速度標(biāo)準(zhǔn)、位移標(biāo)準(zhǔn)三大類。我們在參考絕對標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上根據(jù)長期測量數(shù)據(jù)和積累的經(jīng)驗(yàn)建立了適合主排電機(jī)診斷的相對判定標(biāo)準(zhǔn)。這樣，即達(dá)到電機(jī)診斷的目的又保證設(shè)備高效、安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。判定標(biāo)準(zhǔn)如表1。

最簡單的方法是頻率分析。故障滾動(dòng)軸承頻率有一明顯的特點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生表面損傷，疲勞剝離、局部磨損、腐蝕等時(shí)，軸承及滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)就會(huì)輪番碾壓產(chǎn)生沖擊，這種故障沖擊引起的振動(dòng)波在材料尚未發(fā)生形變之前或發(fā)生變形后向外發(fā)射，形成及其豐富的頻譜，往往在低頻和高頻都有表現(xiàn)。分析的頻率范圍一般為F=1000～20000 Hz，在此范圍內(nèi)只要速度不超過6.3 mm/s、位移小于0.063 mm軸承都為正常，若超過以上數(shù)據(jù)則說明軸承發(fā)生故障。

3 故障排除應(yīng)注意的幾個(gè)要點(diǎn)

3.1 潤滑脂的選擇

正確選用潤滑脂，否則會(huì)造成軸承發(fā)熱、振動(dòng)和產(chǎn)生噪音，一般選用3號鋰基脂（25 ℃時(shí)，針入度：220～250；180滴點(diǎn)/℃：）或高級鋰基脂（25 ℃時(shí)，針入度：175～205；185滴點(diǎn)/℃：）。

3.2 潤滑脂的加入量

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

自2010年利用振動(dòng)分析儀定期或不定期監(jiān)測電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以來，主排電機(jī)因軸承引發(fā)的故障大大降低，電機(jī)運(yùn)行率達(dá)到98%以上，沒有發(fā)生因軸承故障引起的電機(jī)緊急停機(jī)問題，電機(jī)軸承使用壽命延長兩倍（12個(gè)月以上）以上，僅軸承一項(xiàng)就節(jié)約成本數(shù)萬元。同時(shí)主排電機(jī)的正常運(yùn)行，既穩(wěn)定了電解生產(chǎn)又保證了凈化煙氣的有效回收，提高了電解含氟煙氣的凈化效率，也提高了電解廠房及周圍環(huán)境質(zhì)量，為員工的身心健康提供了保障，產(chǎn)生了十分顯著的社會(huì)效益。

5 結(jié)語

本文所述的電機(jī)滾動(dòng)軸承振動(dòng)檢測方法，在我公司三個(gè)電解系列凈化主排電機(jī)中得到了廣泛的推廣和利用，電機(jī)滾動(dòng)軸承振動(dòng)檢測方法不僅提高了設(shè)備的技術(shù)管理水平，而且能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決電機(jī)軸承問題，減少了設(shè)備故障，延長了設(shè)備的使用壽命，提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，降低了維修費(fèi)用，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，為生產(chǎn)秩序的穩(wěn)定提供了可靠保障。隨著設(shè)備狀態(tài)檢測在各類設(shè)備上的廣泛應(yīng)用，以及維修經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，利用儀器對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定量檢測、診斷和排除已成為設(shè)備維修管理中不可或缺的手段。

參考文獻(xiàn)

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