調(diào)整磁中心解決立式電機(jī)軸承發(fā)熱問題

摘 要： 電機(jī)軸承發(fā)熱故障是最為常見的電機(jī)故障之一，嚴(yán)重時需要降負(fù)荷運(yùn)行，甚至可能燒損軸承。對于重要的高壓輔機(jī)，必然會影響到發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文著重介紹大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱托電）凝結(jié)水泵電機(jī)軸承發(fā)熱的原因及處理的成功方法，雖然是解決電機(jī)軸承發(fā)熱的個例問題，但由于電機(jī)磁中心偏移而造成軸承發(fā)熱的原因較為隱蔽，希望能為國內(nèi)發(fā)電企業(yè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：電動機(jī) 軸承 發(fā)熱 調(diào)整 磁中心

Abstract：Motor bearing malfunction of heating is one of the most common motor faults， serious when need to down load operation and may even burning of bearings. For the high power important， safe and stable operation will inevitably affect the generator. This paper mainly introduces the causes and treatment of the heat generation of the condensate pump motor bearing in Datang Togtoh Power Generation Co.， Ltd.， although it is the case of the heating of the motor bearing.

Keywords ：motor bearing heat adjusting magnetic center

中圖分類號：TM32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）09-0279-03

引言

托電#12機(jī)B凝結(jié)水泵電機(jī)是由湖南湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)，型號為YKSL500-4，功率為1000KW，額定轉(zhuǎn)速為1487r/min，驅(qū)動端軸承型號為6228/P6，非驅(qū)動端軸承型號為7330/P6。該電機(jī)為立式運(yùn)行方式，電機(jī)采用水冷卻。2007年9月生產(chǎn)，2008年投入生產(chǎn)運(yùn)行。

一、電機(jī)軸承發(fā)熱的常見原因

軸承發(fā)熱是電動機(jī)已發(fā)生故障特征和故障發(fā)生的前兆，做好軸承發(fā)熱原因分析非常重要，可以有效避免大的設(shè)備事故發(fā)生。如果軸承溫度長期在60℃以上運(yùn)行，就可認(rèn)為軸承處于故障狀態(tài)。而電機(jī)軸承發(fā)熱的原因主要有以下幾種：

1.配合不當(dāng)

軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，軸承外圓與軸承座孔的配合采用基軸制。一般在正常負(fù)荷情況下軸與軸承內(nèi)座圈，采用j5，js5，js6，k5，k6，m6配合，軸承座孔與軸承外座圈采用j6，j7配合。旋轉(zhuǎn)的座圈，通常采用過盈配合，能在負(fù)荷作用下避免座圈在軸徑和軸承座孔的配合表面上發(fā)生滾動和滑動。

但有時由于軸徑和軸承座孔的尺寸測量不精確或配合面粗糙度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，造成過大的過盈配合，使軸承座圈受到很大擠壓，從而導(dǎo)致軸承本身的徑向間隙減少，使軸承轉(zhuǎn)動困難、發(fā)熱，磨損加劇或卡死，嚴(yán)重時會造成軸承內(nèi)外座圈在安裝時開裂。不旋轉(zhuǎn)座圈常采用間隙或過盈不大的配合，這樣不旋轉(zhuǎn)座圈就有可能產(chǎn)生微小的爬動，而使座圈與滾動體的接觸面不斷更換，座圈滾道磨損均勻。同時也可以消除軸因熱伸長而使軸承中滾動體發(fā)生軸向卡住的現(xiàn)象。但過大的間隙配合，會使不旋轉(zhuǎn)座圈隨滾動體一同轉(zhuǎn)動，致使軸（或軸承座孔）與內(nèi)座圈（或外座圈）發(fā)生嚴(yán)重磨損，而出現(xiàn)摩擦使軸承發(fā)熱、振動。

2.裝配方法不當(dāng)

軸承和軸徑或軸承座孔的過盈較小時，多采用壓入法裝配。最簡單的方法是利用銅棒和手錘，按一定的順序?qū)ΨQ地敲打軸承帶過盈配合的座圈，使軸承順利壓入。另外，也可用軟金屬制的套管借手錘打入或壓力機(jī)壓入。若操作不當(dāng)，則會使座圈變形開裂，或者手錘打在非過盈配合的座圈上，則會使?jié)L道和滾動體產(chǎn)生壓痕或軸承間接被破壞。

3.裝配時溫度控制不當(dāng)

軸承在裝配時，若其與軸徑的過盈較大，一般采用熱裝法裝配。即將軸承放入盛有機(jī)油的油桶中，機(jī)油桶外部用熱水或火焰加熱，工藝要求加熱的油溫控制在80℃～90℃，一般不會超過100℃，最多不會超過120℃。軸承加熱后迅速取出套裝在軸頸上。若溫度控制不當(dāng)造成加熱溫度過高，則會使軸承產(chǎn)生回火而致硬度降低，運(yùn)行中軸承就易磨損、剝落、溫升過快甚至開裂。

需要注意的是，用油“煮”軸承時，軸承應(yīng)平放在油桶內(nèi)，并且在軸承與筒底之間墊一件高度約50mm的木塊或鋼筋支架，加溫時配合紅外線測溫儀或溫度計控制油溫。由于油浴加熱方法對于軸承膨脹量的測量和溫度控制以及安裝等環(huán)節(jié)都不方便，建議采用電磁感應(yīng)加熱器更為妥當(dāng)。

4.裝配時對軸承間隙調(diào)整不當(dāng)

軸承的間隙分為徑向間隙和軸向間隙，其功用是保證滾動體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和潤滑以及補(bǔ)償熱伸長。 對于間隙可調(diào)整的軸承而言，因其軸向間隙和徑向間隙之間有正比例的關(guān)系，所以安裝是只要調(diào)整好軸向間隙就可獲得所需的徑向間隙，而且它們一般都是成對使用的（即裝在軸的兩端或一端），因此，只需要調(diào)整一只軸承的軸向間隙即可。

對于間隙不可調(diào)整的進(jìn)口軸承，因其徑向間隙在制造時就已按標(biāo)準(zhǔn)確定好了，不能進(jìn)行調(diào)整，此類軸承裝在軸徑上或軸承座孔內(nèi)之后，實(shí)際的徑向間隙稱為裝配徑向間隙，裝配時要使裝配徑向間隙的大小恰好能在運(yùn)轉(zhuǎn)中造成必要的工作徑向間隙，以保證軸承靈活轉(zhuǎn)動。此類軸承在工作時，由于軸在溫度升高時受熱伸長而使其內(nèi)處座圈發(fā)生相對位移，從而使軸承的徑向間隙減少，甚至使?jié)L動體在內(nèi)外座圈間卡住。若將雙支承進(jìn)口軸承中的一個軸承（另一個軸承固定在軸上和軸承座中）和側(cè)蓋間留出軸向間隙，可避免上述現(xiàn)象。

5.軸承質(zhì)量不好

由于軸承質(zhì)量不佳而造成軸承損壞時可能導(dǎo)致不預(yù)期的設(shè)備停機(jī)。會給企業(yè)帶來巨大的損失。新到貨的軸承都應(yīng)當(dāng)鑒定質(zhì)量，具體方法通常分為外觀檢查和用鉛絲壓間隙。外觀檢查主要有以下幾個方面：

軸承轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活自如，無犯卡或不轉(zhuǎn)動的滾珠（柱）。無雜音、跳動、擺動現(xiàn)象。

滾珠（柱）、滾道、支持架應(yīng)光滑，無裂紋、銹蝕、疤痕、破損。

內(nèi)外套不應(yīng)有裂紋、銹蝕、配合緊力合適。

支持架、滾道面、滾動體上不應(yīng)有壓痕和打痕。

不應(yīng)有由于過熱造成的變色明顯。

支持架不應(yīng)磨損或鉚釘松動。

用鉛絲壓間隙，根據(jù)軸承大小選取適當(dāng)直徑的鉛絲，采用三點(diǎn)壓間隙法，要求：（最大值-最小值）/平均值≤10%；同時平均值符合下表游隙標(biāo)準(zhǔn)

6.軸承油脂的選擇

軸承潤滑脂選擇的好壞直接關(guān)系著設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，針對電機(jī)型號、用途、負(fù)載的不同，油脂的選用也必然不同，為了更好的發(fā)揮軸承的最佳狀況，選擇軸承潤滑脂必須從以下幾方面進(jìn)行考慮：

6.1 防銹性能

使用于軸承內(nèi)的油脂必須具有防銹效果，防銹劑最好能不溶于水。油脂應(yīng)具有良好的附著力，并可以在鋼材表面形成一層油膜。

6.2 機(jī)械穩(wěn)定性

油脂在機(jī)械加工時會變軟，導(dǎo)致泄露。正常運(yùn)行時，油脂會由軸承座甩到軸承內(nèi)。如果油脂的機(jī)械穩(wěn)定性不夠，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會使油脂的皂的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械性崩解，造成油脂被破壞，從而失去潤滑作用。

6.3 油封

油封是必需的保護(hù)軸承和潤滑劑免受外來污染的屏障，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不論雜物或濕氣都不能滲入軸承內(nèi)，以防造成對其破壞。

正確的安裝保養(yǎng)是發(fā)揮軸承最長使用壽命的重要因素。同時，必須注意軸承的清潔度、軸承選擇的正確性和選用適當(dāng)?shù)陌惭b與保養(yǎng)工具。另外，軸承必須防止受到污染物和濕氣的污染，并保證有正確的被安裝和潤滑。故軸承配列的設(shè)計、油封的狀況、潤滑劑的型式及潤滑周期，乃至專門的保養(yǎng)皆扮演著相同而又重要的角色。

6.4 混合油脂

決不要把不能相容的油脂混用，如果兩種不相容的油脂混用，通常其稠度會變軟，最后可能會因油脂容易流失而造成軸承的損壞。如果你不知道軸承原先使用的是哪一種潤滑脂，則必須先徹底清除軸承內(nèi)外的舊油脂，方可添加新油脂。

6.5油脂的分類

主要根據(jù)溫度和工作條件區(qū)分：油脂可根據(jù)它們的容許工作溫度來分類，油脂的稠度和潤滑能力是受到工作溫度影響的，在某一溫度下操作的軸承必須要選擇在同樣溫度下有正確稠度和良好潤滑效果的油脂。油脂是以不同的工作溫度范圍來制造的，大致可區(qū)分為低溫用、中溫用和高溫用的油脂。同時，有一類油脂稱為耐擠壓或耐擠壓并添加二硫化鉬，同時，在其中加有添加劑以加強(qiáng)潤滑油膜的強(qiáng)度。

6.6 選擇油脂的重要因素

如果錯誤選擇油脂則所有預(yù)防軸承的措施也是徒勞，選擇一種油脂，它的基油粘度在工作溫度是能提供足夠的潤滑效果是很重要的，粘度主要受到溫度的影響，它隨著溫度的上升而下降，當(dāng)溫度下降是它則上升。因此，必須知道在工作溫度時的基油粘度。機(jī)械制造廠家通常都會指定使用某種油脂，然而大部分的標(biāo)準(zhǔn)潤滑脂適用的范圍都很廣。

二、電機(jī)軸承發(fā)熱的典型事例及處理

托電#12機(jī)B凝結(jié)水泵電機(jī)為立式電機(jī)，其非驅(qū)動端軸承型號為7330/P6-單列角接觸軸承，精度等級為P6，軸承軸向和徑向同時受力，軸承固定在后軸頸上，電機(jī)后大蓋、后軸承前后小蓋將軸承固定住，非驅(qū)動端軸承外小蓋墊有3mm膠皮墊；電機(jī)驅(qū)動端軸承型號為6228/P6-深溝球軸承，精度等級為P6，軸承不受力，僅起導(dǎo)向作用，軸承固定在軸頸上，電機(jī)驅(qū)動端大蓋、軸承前后小蓋將軸承固定住，驅(qū)動端軸承前小蓋墊有3mm膠皮墊。

該電機(jī)從2013年7月份大修后，電機(jī)在空載、負(fù)載試運(yùn)、以及定期切換過程中電機(jī)驅(qū)動端軸承溫度于運(yùn)行一小時即可高達(dá)70℃以上，四小時后溫度穩(wěn)定于73-78℃。其后對該電機(jī)進(jìn)行如下檢查和處理。

1.#12機(jī)B凝泵電機(jī)大修后，空載、負(fù)載運(yùn)行時驅(qū)動端軸承溫度高，打開其軸承外小蓋，去除電機(jī)小蓋內(nèi)的多余油脂，經(jīng)過多次試運(yùn)，電機(jī)驅(qū)動端軸承溫度依然高達(dá)70多℃，排除了電機(jī)軸承中油脂過多的因素。

2.利用#11、#12機(jī)雙停時機(jī)，對#12機(jī)B凝泵電機(jī)前軸承進(jìn)行解體檢查，檢查發(fā)現(xiàn)：

2.1軸承中油脂無異常雜質(zhì)，油脂良好，軸承無明顯劣化現(xiàn)象。

2.2拆卸對輪時發(fā)現(xiàn)靠背輪未裝配到位（與軸端相差5mm），檢查發(fā)現(xiàn)靠背輪與軸結(jié)合面最外側(cè)5mm處變形、凸起，后對凸起處做了車削處理；靠背輪與軸頸有一半距離無緊力，后對靠背輪與軸頸鍵槽處加裝定位螺栓，以防靠背輪向電機(jī)驅(qū)動側(cè)竄動。但該問題并非影響軸承發(fā)熱的直接因素。

2.3 測量電機(jī)前大蓋與軸承外圈緊力為-2絲，但軸承外圈未跑套，后對大蓋進(jìn)行了刷鍍，刷鍍后緊力為1絲；測量電機(jī)前軸頸與軸承內(nèi)圈緊力合格。

2.4 對電機(jī)驅(qū)動端軸承進(jìn)行了更換，軸承游隙符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.電機(jī)就位后，對電機(jī)進(jìn)行了空載試運(yùn)，空載試運(yùn)20分鐘左右電機(jī)驅(qū)動端軸承溫度SIS顯示就高達(dá)65℃，就地58℃，聲音和振動都正常，1個小時后軸承溫度高達(dá)72℃，3個小時后軸承溫度仍保持在72℃并無明顯回落跡象。

4.電機(jī)驅(qū)動端軸承溫度居高不下，對此現(xiàn)象進(jìn)行了分析，最終認(rèn)為，電機(jī)驅(qū)動端軸承受到了軸向力，當(dāng)電機(jī)停電一瞬間（電機(jī)停電后，電機(jī)還能轉(zhuǎn)2-3分鐘），在這段時間內(nèi)電機(jī)驅(qū)動端軸承溫度SIS顯示急速下降了12℃左右。

如上圖所示，圖中紅線為電機(jī)驅(qū)動端軸承溫度曲線，綠線為電機(jī)電流曲線，由圖可以看出當(dāng)電機(jī)失電瞬間，電機(jī)驅(qū)動端軸承溫度突然驟降。軸承惰走期間，不可能2分鐘內(nèi)自然降溫12℃。鑒于電源通斷前后，軸承溫度的異常變化，判斷為軸向電磁力導(dǎo)致。如上所述，該電機(jī)的構(gòu)造為：軸承固定在軸頸上，電機(jī)兩端大蓋、軸承前后小蓋將軸承限位、固定。如果電機(jī)轉(zhuǎn)子磁中心與裝配中心存在偏差，電機(jī)通電運(yùn)行后，軸承會軸向受力，導(dǎo)致軸向間隙變小甚至發(fā)生摩擦，從而造成軸承發(fā)熱。

5.關(guān)于電動機(jī)的磁中心

電動機(jī)的磁場主要體現(xiàn)在定子和轉(zhuǎn)子的間隙處--稱為‘氣隙磁場。

在某一個位置，氣隙磁場的磁力線全部垂直于轉(zhuǎn)軸，而沒有軸向分量。這個位置就稱為磁力中心線。如果磁力線有軸向分量，在沒有其他限制條件的情況下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就會延軸線竄動。當(dāng)竄動比較厲害的時候轉(zhuǎn)子會撞上外殼，造成電動機(jī)損壞。如果在連軸時沒有校正磁力中性線，那電動機(jī)和所驅(qū)動的機(jī)械都會承受一個軸向的力，對設(shè)備也是有損害的。

讓電動機(jī)脫開聯(lián)軸器空轉(zhuǎn)，其穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時的位置就是磁力中心線位置。一般廠家都會給出刻度指示。對于大型電動機(jī)，在連軸前必須空轉(zhuǎn)，校正磁力中心線指示，然后再裝聯(lián)軸器.發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子定位分徑向和軸向的定位，徑向定位靠空氣間隙，軸向定位靠磁力中心，國產(chǎn)機(jī)組一般是靠現(xiàn)場測量來確定磁力中心的。 電機(jī)單機(jī)正常運(yùn)行時的軸向位置，就是磁力中心線的位置，就是要定轉(zhuǎn)子鐵芯對齊，在電機(jī)端部上方一般都有紅線標(biāo)注，新裝電機(jī)或者大修后一般都要求校準(zhǔn)的。大型電機(jī)在現(xiàn)場要調(diào)整電機(jī)磁力中心，一般在銘牌上有標(biāo)示磁力中心外部測量方法，磁力中心不對將引起電機(jī)振動，出力不暢。

6.電機(jī)調(diào)整磁中心

待停機(jī)后打開了電機(jī)驅(qū)動端軸承內(nèi)外小蓋，檢查軸承外觀及油脂無明顯異常；軸承外小蓋質(zhì)口與軸承2mm間隙，軸承內(nèi)小蓋質(zhì)口與軸承無間隙。具體分析：該立式電機(jī)非驅(qū)動端軸承型號為7330的單列角接觸球軸承，并通過軸承小蓋、大蓋與基座固定，起軸向向下限位作用。假設(shè)磁中心低于裝配中心，通電運(yùn)行后，轉(zhuǎn)子沿軸向向下方受力，具體表象應(yīng)該是非驅(qū)動端軸承溫度高（因?yàn)轵?qū)動端軸承外小蓋質(zhì)口與軸承有2mm間隙，存在轉(zhuǎn)子向下位移余量，故不會受力發(fā)熱），與實(shí)際情況不符，因此判斷為磁中心高于裝配中心。處理方法：在軸承內(nèi)小蓋結(jié)合平面處加裝3mm厚的膠皮墊，既內(nèi)小蓋質(zhì)口與軸承間隙2-3mm，轉(zhuǎn)子裝配中心余量2-3mm。如果該余量內(nèi)轉(zhuǎn)子裝配中心和磁中心可以重合，即可解決該問題。加完膠皮墊后，對電機(jī)進(jìn)行了第二次空載試運(yùn)。

三、結(jié)論

總之，電動機(jī)軸承發(fā)熱的原因很多，軸承發(fā)熱后，要對可能產(chǎn)生的原因逐條進(jìn)行分析、檢查和整改，選擇優(yōu)良的材料和備件，在檢修中認(rèn)真測量和把控每一個技術(shù)環(huán)節(jié)，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致地進(jìn)行裝配，消除裝配“死點(diǎn)”，軸承發(fā)熱問題就順理成章地處理好了。

參考文獻(xiàn)

[1]李祉川主編.化工機(jī)械手冊[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社

[2]國電太原第一熱電廠編著.發(fā)電機(jī)及電氣設(shè)備[M]中國電力出版社

作者簡介：李虎，助理工程師，技師，研究方向：電機(jī)檢修。