高速電機抱軸原因分析和解決方法

摘 要：分析高速電機抱軸的原因，提出正確的解決方法，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：高速電機；抱軸；解決方法

1.問題背景

化工集團醋酸分公司隸屬于中石油大慶油田有限責任公司，成立于2006年12月，現(xiàn)有在冊職工412人，固定資產(chǎn)15.02億元。主要以甲醇、一氧化碳為原料，采用低壓液相羰基合成工藝，生產(chǎn)20萬噸/年優(yōu)質(zhì)醋酸。共有設備608臺，動設備就有220臺，其中兩極高速電機占75%以上，主要分布于裝置的各關(guān)鍵工序，自2007年開工投產(chǎn)以來，兩極高速電機故障頻出。其中尤其以位于造氣車間脫硫脫碳工序的貧液泵P1504電機最為典型（2臺國產(chǎn)YB450S3-2型防爆高壓電機，功率400kW，電壓6000V，轉(zhuǎn)速2985r/min），先后兩次發(fā)生抱軸事故，嚴重制約和影響裝置的安全穩(wěn)定長周期運行。

2.問題分析

緊急停機后發(fā)現(xiàn)電動機盤不動車，電機軸已抱死。引起電機抱軸事故的原因很多，主要分為內(nèi)部原因和外部原因。電機的內(nèi)部原因有：軸承質(zhì)量不好；潤滑脂質(zhì)量不好；潤滑脂加入量不合適；檢修工藝不當；電機運行時振動超標；轉(zhuǎn)子上有軸電壓。電機外部原因主要有：非戶外型電機戶外安裝或用水沖洗電機；電機安裝基礎不牢固；電機周圍環(huán)境溫度過高。經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)，軸承潤滑脂燒盡，軸承保持架損壞變形，滾子和滑道過熱發(fā)藍，軸承座防爆曲路與軸結(jié)合處燒結(jié)抱死。經(jīng)分析問題出在以下兩方面：

2.1.該電機軸承選用SKF鋼制保持架，相對于黃銅保持架，其極限轉(zhuǎn)速有所降低，在同等運行條件下更容易失效損壞。

據(jù)軸承有關(guān)資料表明，一般情況下，在同種保持架，同種潤滑條件下，隨著軸承型號的增大，其極限轉(zhuǎn)速相應減小。對于極限轉(zhuǎn)速與電機轉(zhuǎn)速接近的軸承，最好不用。2P高壓電機的轉(zhuǎn)速一般為2970～2990r/min，因受兩極高壓電機軸伸直徑的限制與潤滑條件，軸承只能在NU216—219（柱）與6216～6219、6316～6318（球）中選取。對于6216～6219、6316～6319球軸承，各種保持架的軸承都有較高的極限轉(zhuǎn)速（≥3400r/min）；而NU216、NU217柱軸承，各種保持架也都有較高的極限轉(zhuǎn)速，可以任意選擇；而NU218～NU219情況卻不同，例如NSK軸承以黃銅保持架作為標準保持架（后綴M），NU218M、NU219M分別為4000r/min與3800r/min，而鋼保持架（無后綴或后綴為w）軸承，NU218（W）、NU219（w）分別對應為3200r/min和3040r/min；SKF較少供應黃銅保持架軸承，其鋼保持架軸承因設計時適當提高了承載力，故SKF軸承與NSK同型號軸承相比，其極限轉(zhuǎn)速便有所降低。因此對SKF鋼保持架的NU218、NU219軸承，對兩極高壓電機不宜選擇。

2.2.該電機選用的是國產(chǎn)3號鋰基脂，在品質(zhì)和數(shù)量上可能存在問題。有關(guān)資料表明，同等工況下，進口美孚潤滑脂冷卻潤滑作用明顯優(yōu)于國產(chǎn)潤滑脂。

電機在建立油膜運行一段時間后，潤滑油粘度會下降，再加上負載或配合的不良影響，軸承磨損加劇。軸承的磨損又加速了配合面的磨損，形成惡性循環(huán)，很快造成軸承失效。兩極高壓電機規(guī)定，每運行2000h應加潤滑脂10～20g，注入新潤滑脂后，軸承建立新的油膜，從而延長軸承的使用壽命。規(guī)程規(guī)定高壓電機因軸承較大，應使用粘度較大的3號潤滑脂，不同牌號的潤滑脂不能混用。

2.3.軸承配合狀況不佳

軸承配合的狀態(tài)是否正確，也直接影響到軸承的溫度、振動、竄動，從而影響軸承的壽命。各個不同廠家、不同機型有可能采用不同的配合制度，再加上加工的誤差，因此不同的電機其軸頸和軸承室的極限公差就不一樣。在檢修電機時，應該檢查電機軸頸和軸承室的實際尺寸，從而為選用合適的軸承提供依據(jù)。針對不同的配合，要選取不同游隙組的軸承，而并非是有些人認為選用C3游隙組的軸承最好。如軸承內(nèi)外圓為m5/Js6配合的情形，采用普通游隙軸承，軸承溫度大部分偏高，此時采用c3游隙組軸承溫度可以得到控制；對于m5/H7配合的情形，采用普通游隙組軸承，軸承溫度多能得到有效控制；對于采用較多的k6/H7的配合，當軸加工走下差時，若軸承內(nèi)徑走上差或接近上差，極有可能出現(xiàn)跑內(nèi)圈的情形，此時對于定位球軸承，無論普通游隙還是c3游隙都不利于竄軸的控制，而用過松的配合對 軸承溫度降低也沒好處。

3.解決措施

3.1.將該電機使用鋼制保持架軸承更換為帶銅保持架軸承。并對在用鋼制保持架軸承的電機，加強巡檢和維護管理，逐步更換成銅制保持架軸承。

3.2.將該電機所用的國產(chǎn)三號鋰基脂更換為進口美孚潤滑脂。

3.3.加強設備備件物資采購環(huán)節(jié)的審查關(guān)，并嚴把進廠質(zhì)量關(guān)，堅決杜絕不符合標準的設備物資進廠。

3.4.嚴格執(zhí)行電機加油制度，運行1個月加油 1次，并將原來由操作人員進行設備潤滑的管理模式改為由設備技術(shù)員負責對主要設備加注潤滑脂。

3.5.提升裝備技術(shù)水平，在電氣專業(yè)人員配備測溫儀測振儀的基礎上，重要崗位也配備測溫測振儀，做好事故的早預防早發(fā)現(xiàn)。

3.6.加強此類電機的巡檢頻次，由原來的每兩小時一次改為每小時一次，并進行溫度、振動數(shù)據(jù)采集。

4.啟示經(jīng)驗教訓

經(jīng)過以上6項措施的實施，該電機在以后的運行中在未發(fā)生過抱軸事故，同時我們吸取教訓，總結(jié)經(jīng)驗。在裝置停車和檢修期間，對存在類似問題其它高速電機按照此五項措施逐步進行了整改，目前分公司所有高速電機工況良好，全部處于完好備用狀態(tài)。

造成電機“抱軸”故障的原因是多方面的。解決“抱軸”問題，需要從電機結(jié)構(gòu)、工藝方面、加工手段及使用維護等方面入手改進解決。另外，采用科學的手段，推廣應用設備狀態(tài)監(jiān)測、開展電機軸承運行狀態(tài)的預測預報工作。做到及時發(fā)現(xiàn)，及時檢查，及時處理，從而減少電機“抱軸”的故障率。

參考文獻：

[1]黃仕年.《化工機器》.化學工業(yè)出版社.1984

[2]宋昌才.《電機軸承使用手冊》.化學工業(yè)出版社.2009-5-1.

作者簡介：楊建昌（1980.10-）男，陜西西安，工程師，研究生在讀，從事設備管理工作10年。