高壓電機(jī)軸承溫度過高及振動異常的處理

姜烈偉

(廣東省韶關(guān)市韶關(guān)發(fā)電廠，廣東 韶關(guān) 512132)

高壓電機(jī)軸承溫度過高及振動異常的處理

姜烈偉

(廣東省韶關(guān)市韶關(guān)發(fā)電廠，廣東 韶關(guān) 512132)

針對YKK6301-4型高壓電機(jī)軸承溫度過高及振動異常現(xiàn)象，通過對風(fēng)機(jī)解體檢查以及運(yùn)行參數(shù)分析判斷，確定電機(jī)軸承溫度過高及振動異常原因?yàn)槁?lián)軸器配合不良、軸承保持架外圈與軸承外圈間隙過小，提出了解決方案。通過方案實(shí)施證明了方案的有效性，滿足了機(jī)組的負(fù)荷需求，保證了鍋爐的安全運(yùn)行。

高壓電機(jī)；軸承溫度高；軸承振動；聯(lián)軸器

0 引言

目前，火力發(fā)電廠許多大容量高壓電機(jī)的軸承已由原來的滑動軸承改為滾動軸承，這是因?yàn)闈L動軸承的摩擦系數(shù)小，并具有傳動效率高、使用和維護(hù)方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。但是，滾動軸承的運(yùn)行溫度和振動卻不如滑動軸承穩(wěn)定。實(shí)際應(yīng)用中，滾動軸承的運(yùn)行溫度和振動異常成為影響電機(jī)正常運(yùn)行的最主要因素。

下面以某煤矸石電廠12?MW機(jī)組鍋爐配置的一次風(fēng)機(jī)的高壓電機(jī)為研究對象，針對電機(jī)軸承溫度高以及振動大的異常問題，通過對設(shè)備的檢查和運(yùn)行參數(shù)分析，找到了故障原因，提出了具體的解決方案。方案實(shí)施后，設(shè)備經(jīng)過1年多的運(yùn)行，軸承的運(yùn)行溫度和振動均未見異常，這為機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障，也為同類型高壓電機(jī)異常問題處理提供了參考。

1 設(shè)備簡介

該電廠1臺12?MW機(jī)組鍋爐配置1臺一次風(fēng)機(jī)。與該風(fēng)機(jī)配套的電機(jī)由湖南長沙電機(jī)廠生產(chǎn)，型號為YKK6301-4，具體參數(shù)為：額定功率1?800?kW；額定電壓6?000?V；額定電流200?A；額定轉(zhuǎn)速1?489?r/min；F級絕緣。電機(jī)軸承采用滾動軸承，軸伸端軸承型號為NU2238EC和NU6238EC，非軸伸端軸承型號為NU2238EC，都是由德國SKF公司生產(chǎn)的。軸承潤滑脂使用3號鋰基脂。

2 異?，F(xiàn)象

該電機(jī)自2013年投入運(yùn)行以來，軸承溫度一直處于異常狀態(tài)，軸承溫度在70—80?℃范圍波動(軸承溫度≥85?℃時(shí)聯(lián)跳一次風(fēng)機(jī))；電機(jī)振動最大時(shí)達(dá)到60?μm(振動值≥65?μm時(shí)聯(lián)跳一次風(fēng)機(jī))。由于該電機(jī)軸承溫度過高及振動異常，經(jīng)常造成機(jī)組被迫減負(fù)荷運(yùn)行。2014年發(fā)生了因軸承溫度超限聯(lián)跳一次風(fēng)機(jī)，并造成爐膛MFT(Main?Fuel?Trip，主燃料跳閘)保護(hù)動作的后果，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。而機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，由于是單臺一次風(fēng)機(jī)，不允許停運(yùn)，因此只能采用風(fēng)扇和壓縮空氣對軸承端蓋表面進(jìn)行吹風(fēng)冷卻以及在運(yùn)行中補(bǔ)充少量的潤滑油脂的臨時(shí)措施，但效果不是很明顯，沒能從根本上解決問題。

2015年2月，利用機(jī)組臨修機(jī)會對其進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承嚴(yán)重磨損，潤滑脂變黑，并且摻雜著許多銅粉。更換了同型號的軸承后，經(jīng)過半個(gè)多月的運(yùn)行，軸承溫度及電機(jī)振動再次出現(xiàn)異常，而且情況更加嚴(yán)重，軸承溫度最高升到91?℃；電機(jī)軸承振動也加劇，測得軸向振幅高達(dá)390?μm，垂直振幅160?μm，水平振幅180?μm，已嚴(yán)重超標(biāo)；同時(shí)測得電機(jī)定子繞組及鐵心溫度為52?℃，因此只能停機(jī)維修。

3 異常原因分析

一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，拆開電機(jī)與負(fù)載的聯(lián)軸器對輪，使電機(jī)進(jìn)行空載運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)1?h，振動異?，F(xiàn)象消失，測得振幅最大值16?μm，軸承最高溫度為64?℃，空載電流為46?A。由此可以判斷電機(jī)空載試轉(zhuǎn)正常，這表明電機(jī)的振動并非來自電機(jī)本身。

對電機(jī)進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)軸伸端軸承保持架外邊緣與軸承外圈內(nèi)邊磨損嚴(yán)重，磨損量達(dá)1.5?mm；潤滑油脂變黑并摻雜許多銅粉；軸承蓋、軸套以及軸頸沒有磨損和變色。用電機(jī)清洗劑洗凈后測量，軸套及軸頸與軸承配合公差合格。檢查電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心完好，無磨損痕跡，轉(zhuǎn)子、風(fēng)葉平衡塊無松動、脫落現(xiàn)象。

電機(jī)運(yùn)行中軸承溫度過高及振動異常的原因有很多，包括電機(jī)本身電磁和機(jī)械以及負(fù)載機(jī)械等方面的問題，都會對電機(jī)軸承的溫度及振動產(chǎn)生影響。軸承溫度過高最常見的原因有：

(1)?油脂過多或缺油；

(2)?軸頸與軸承配合過松；

(3)?軸承與軸套配合過松；

(4)?潤滑油有雜質(zhì)；

(5)?潤滑油脂牌號不合適；

(6)?電機(jī)振動過大或軸承損壞等。

電機(jī)振動異常最常見的原因有：

(1)?電機(jī)與負(fù)荷設(shè)備中心不準(zhǔn)；

(2)?電機(jī)基礎(chǔ)與電機(jī)發(fā)生共振；

(3)?電機(jī)轉(zhuǎn)子軸彎曲；

(4)?轉(zhuǎn)子平衡塊脫落；

(5)?轉(zhuǎn)子鐵心松動；

(6)?定、轉(zhuǎn)子氣隙偏差過大；

(7)?定、轉(zhuǎn)子相磨；

(8)?軸承損壞或間隙過大；

(9)?電機(jī)安裝不緊固或裝配不良以及負(fù)載振動過大等。

通過對電機(jī)的檢查以及在電機(jī)空載試轉(zhuǎn)過程中軸承振動及溫度、電機(jī)三相電流均正常等情況分析，可以排除軸承溫度過高及振動異常是由電機(jī)電磁或電機(jī)軸承與軸承油封蓋、軸套、軸頸的裝配不當(dāng)所引起的。

經(jīng)現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的軸承、轉(zhuǎn)子以及風(fēng)葉沒有明顯的磨損或損壞痕跡，但發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器的2個(gè)對輪有磨損，如圖1所示；用來連接2個(gè)對輪的蛇形彈簧片也有磨損痕跡，其中部分蛇形彈簧片以及對輪保持罩均發(fā)現(xiàn)有明顯的裂紋。因此，綜合分析確定電機(jī)軸承溫度過高及振動異常原因?yàn)椋狠S承的對輪及蛇形彈簧片磨損造成裝配不緊密。而電機(jī)承軸溫度過高，一方面是由振動引起的，另一方面是由于軸承的型號選擇不當(dāng)引起的。

圖1 聯(lián)軸器的對輪磨損

綜上，可以得出如下結(jié)論。

(1)?電機(jī)配裝的軸承型號為NU2238EC，在更換原同型號新軸承時(shí)，測得總間隙為80?μm，軸承的間隙過??；而測得軸承保持架外圈與軸承外圈的總間隙為20?μm，間隙也過小。當(dāng)電機(jī)帶負(fù)荷，特別是帶較大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，軸承受力加大，振動比空載時(shí)大，軸承的摩擦力大幅度增大。由于軸承的間隙過小，容易造成軸承溫度過高，特別是軸承保持架外圈與軸承外圈的間隙過小，更容易相互摩擦，造成軸承發(fā)熱。

(2)?電機(jī)與風(fēng)機(jī)采用蛇簧聯(lián)軸器接連。電機(jī)經(jīng)過1年多的運(yùn)行，聯(lián)軸器的2個(gè)對齒輪以及連接齒輪的蛇形彈簧片的磨損越來越嚴(yán)重，使得2個(gè)對齒輪受力不均，聯(lián)軸器配合不良，造成電機(jī)振動過大，軸承溫度升高。從電機(jī)軸承振動的情況看，軸向振幅達(dá)390?μm，超標(biāo)最嚴(yán)重，可以說明振動的原因是聯(lián)軸器配合不良。

4 異常解決方案

經(jīng)以上分析，對一次風(fēng)機(jī)的電機(jī)作了如下處理。

(1)?電機(jī)軸伸端和非軸伸端的主受力軸承都改用NU2238C3型軸承。選用C3類型軸承是因?yàn)槠漭S承保持架外圈與軸承外圈的間隙大于2?mm，軸承總間隙在120—180?μm。大游隙的軸承更適合在大功率、高轉(zhuǎn)速的高壓電機(jī)上使用。軸承潤滑油脂仍采用3號鋰基脂。

(2)?聯(lián)軸器的2對齒輪因磨損嚴(yán)重，按原尺寸進(jìn)行填焊加工，更換蛇形彈簧片以及對輪保護(hù)罩。

經(jīng)過上述方法處理后，電機(jī)運(yùn)行至今已1年多，沒有再發(fā)生軸承異常發(fā)熱和振動超標(biāo)的情況。這使得機(jī)組的健康運(yùn)行得到有力保證，避免了由于軸承溫度過高及振動異常導(dǎo)致機(jī)組降負(fù)荷或非計(jì)劃停運(yùn)，極大提高了機(jī)組的運(yùn)行安全性。

5 結(jié)束語

大功率高壓電機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)軸承溫度過高及振動異常是普遍存在的現(xiàn)象，其原因是多方面的。在分析及處理此類異常時(shí)，往往容易忽略選擇的軸承型號是否合適，特別是蛇形彈簧片連接的聯(lián)軸器的配合是否良好等問題，這將導(dǎo)致在實(shí)際分析及處理問題時(shí)出現(xiàn)偏差。因此，必須根據(jù)溫度及振動異常特征、軸承型號性能及聯(lián)軸器連接方式等作全面分析。同時(shí)，在很大程度上，電機(jī)良好的裝配和日常定期維護(hù)也是電機(jī)正常運(yùn)行的保證。為此，總結(jié)出以下幾點(diǎn)加強(qiáng)日常維護(hù)管理的措施。

(1)?盡量保證電機(jī)運(yùn)行時(shí)通風(fēng)良好，定期吹掃電機(jī)冷卻器的通風(fēng)道。

(2)?定期(根據(jù)不同電機(jī)來確定周期，一般為15天)給電機(jī)軸承補(bǔ)充潤滑油脂。補(bǔ)充潤滑油脂時(shí)，要確保油脂不受粉塵、雜質(zhì)污染。加油脂時(shí)，將油脂抹在手心，用另一只手的手指按壓油脂，感覺無顆粒異物后再將油脂加入軸承內(nèi)，或通過加油槍加入軸承內(nèi)。每次補(bǔ)充的潤滑油脂不宜太多，約占軸承總油脂量的20?%即可。在電機(jī)運(yùn)行中加油脂時(shí)，要在軸承溫度正常時(shí)進(jìn)行，并且將要加油脂的總量分2次來加，先加一半，過15?min后軸承溫度不升高再加另一半。

(3)?夏季環(huán)境溫度較高時(shí)，軸承溫度也會升高，此時(shí)可用冷風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇對電機(jī)軸承蓋表面進(jìn)行吹風(fēng)冷卻。

(4)?定期巡視電機(jī)的運(yùn)行情況，測量電機(jī)軸承的振動和溫度，用聽針聽電機(jī)和軸承有無異響。

(5)?電機(jī)運(yùn)行時(shí)，可拆下軸承油封蓋檢查潤滑油脂是否變色或變質(zhì)，軸承是否磨損，如有，應(yīng)及時(shí)檢查處理。

(6)?電機(jī)停運(yùn)時(shí)，應(yīng)檢查聯(lián)軸器的對輪及蛇形彈簧片是否有磨損，并加潤滑油脂，確保聯(lián)軸器的配合良好且緊固。蛇形彈簧片應(yīng)定期更換，如半年或1年。

(7)?做好必要的設(shè)備跟蹤記錄，以備數(shù)據(jù)分析、判斷故障時(shí)使用。

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2016-05-27；

2016-11-01。

姜烈偉(1979—)，男，高級工程師，主要從事火電機(jī)組熱工控制及優(yōu)化工作，email：108893063@qq.com。