電動機軸故障及防護措施

摘 要:文章介紹了采用滾動軸承的大中型電動機軸電流產生的原因及其對電動機軸瓦造成的損害，并結合實踐經驗介紹了軸電流燒傷軸瓦的特征及處理方法。

關鍵詞:軸承燒損電動機分析軸電流措施

中圖分類號:TM32文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0072-01

引言

我廠動力廠，管轄著公司風、水、電、氣(汽)等能源介質供應的單位，在我廠各個車間有著眾多的大、中型高、低壓電動機以驅動風機、水泵、壓縮機、油泵等，中型電動機絕大部分采用的是滾動軸承。這些年來，我廠電動機故障導致的停運事故中以機械故障為主，尤其是軸承燒損特別多，而引起軸承故障的原因很多，有軸承質量、軸承安裝水平、機組整體安裝水平、潤滑情況以及軸電流等因素。而由軸電流引起的軸承故障，往往會被檢修人員誤判成其他的原因以至于被忽視，使得更換后的新軸承沒有運行多長時間即燒毀。因此如何判定軸承損壞是由于軸電流引起的，又如何防止電動機軸承因軸電流損壞是我們急需解決的問題。

1 軸電流的產生的分析

1.1軸電流產生的原因主要有

(1)由于磁路磁場不平衡，有與轉軸相交鏈的旋轉磁通存在;(2)當轉子繞組發生接地故障，有接地電流產生時;(3)轉軸上有剩余磁通，起單極發電機作用;(4)鐵芯材料方向性引起磁路的磁阻不均;(5)由靜電引起，但一般靜電電流較小，作用不會太大;(6)設計時選擇扇形片數與極對數關系不正確(假設電機的極對數為p，定子鐵芯接縫數為n，則分數n/p約分后為n′/p′，當n′為偶數時，不會產生軸電流;當n′為奇數時，會產生頻率為fn′的軸電流(f為電機電源頻率)。比如電源頻率為50Hz、4極電動機，它的定子沖片接縫數為6，則n/p=6/2=3/1。n′=3是奇數，故該電機就有軸電流產生。軸電流頻率為fn′=50Hz×3=150Hz)。

1.2 軸電流的大小

由于上述各種因素影響，使得不論是同步電動機、變頻電動機還是異步電動機，在轉軸上一定會存在軸電壓，而軸電壓的大小與電動機的生產工藝、鐵芯材料等有關，一般來說軸電壓很低，只有0.5～2V左右。雖然軸電壓很低，但不能說這樣不會產生軸電流或產生的軸電流危害就不大，因為這與電動機所用軸承的種類，潤滑脂等因素有關，即一旦軸電壓超過其耐電壓程度則必然會在軸—軸承—機座的回路產生軸電流，此時因電流回路阻抗很小，所以將有很大軸電流產生，軸電流值能達到十幾A到幾十A。

1.3 軸電流造成的軸承損壞的原因

電動機在運行過程中，軸承的滾珠與內、外圈有油膜隔離，一旦軸電壓超過其耐壓值，則會擊穿油膜而放電或直接導電，在軸—軸承—機座的回路有軸電流流通即產生類似燒焊現象，會在軸瓦面處產生點狀微孔，還會使油脂潤滑性能下降，長期會使油脂變質完全失去潤滑作用，使軸承與轉子間的摩擦阻力加大，這樣必然導致軸承溫度上升，使軸承內由油脂形成的油膜變薄、破壞，其耐壓值變低，軸電流進一步加大的惡性循環，同時在運行中還會有強烈的噪聲、振動加大及設備外殼帶電等現象。這種現象一旦累加到一定程度時，會使軸和軸承受到損壞。

1.4 實際案例

我廠熱電車間鍋爐給水泵多次發生因電機軸承故障使得電機軸與軸承燒死，甚至將電機燒壞，在的檢查中發現，軸承嚴重過熱、變黑，軸承及軸承盒內已無潤滑油脂，軸承盒內套磨出溝槽，軸承盒內分布著大量黑色鐵末;同時，軸承內套軌道存在大量麻坑并與軸燒死，電機本體內外存有大量溢出的潤滑油脂，甚至起火，電機軸承小蓋及軸承盒磨損嚴重。而在檢修過程中，檢修人員認為是轉子軸承機械配合不好而導致電動機軸承故障，只是對其進行更換軸承，修復轉子處理，忽視了是由于軸電流造成的，即投入運行。可是一般在一至二個月后，又發生軸承故障，對軸承檢查現象基本相同。

運用儀器對振動大的電機在運行中檢測，發現軸承屬于滾道磨損的故障。經過分析認為導致這種情況的原因是軸電流，因為對軸承內外套檢查發現其軌道上都存在大量麻點，而這些麻點都是由放電產生即軸電流產生的。電機在運行中，曾出現軸承溫度異常現象，此溫度異常與軸電流引起的麻點有關，溫度升高造成了軸承盒與軸承外套配合出現問題，引起軸承與軸承外套相對運動并磨損軸承盒外蓋和內套;同時也使得軸承溫度繼續升高，油脂受熱熔化溢出，從而導致軸承故障。

1.5 軸電流的防治

(1)在軸端安裝接地碳刷，以降低軸電位，使接地碳刷可靠接地，并且與轉軸可靠接觸，保證轉軸電位為零電位，以此消除軸電流。(2)為防止磁不平衡等原因產生軸電流，往往在非軸伸端的軸承座和軸承支架處加絕緣隔板，以切斷軸電流的回路。(3)為了避免其他電動機附件導線絕緣破損造成的軸電流，要求檢修運行人員細致檢查并加強導線或墊片絕緣，以消除不必要的軸電流隱患。

1.6 對我廠熱電車間鍋爐給水泵電機的改造以及改造后的情況

(1)首先檢查了電動機導線的絕緣，并進行真空浸染加強絕緣。(2)在非軸伸端的軸承座和軸承支架處加絕緣隔板，以切斷軸電流的回路。(3)在軸端安裝接地碳刷，以降低軸電位，使接地碳刷可靠接地，并且與轉軸可靠接觸，保證轉軸電位為零電位，以此消除軸電流。(4)更換介電強度更高、滴點溫度更高的潤滑脂。(5)加強潤滑制度的管理，以及點巡檢的管理。

通過改造以及加強管理，現給水泵電機運行狀態良好，并且在運行過程中軸承溫度低于改造前10°左右，一般均在40°左右;電動機動行時振動減小;電機軸承壽命增加，延長了軸承更換周期，降低了檢修成本，同樣也延長了電機壽命;電動機連續運行6個月未發生軸承故障。

1.7 應用推廣

經過這次對熱電車間鍋爐給水泵電機的改造，認為在電動機軸承故障中有一部分是由于軸電流引起的，卻往往被忽視了，以至于造成電機軸承故障頻繁，使電機壽命縮短。為此，應在中型高、低壓電機中進行軸電流普查，對其進行改造，使軸電流不能對電動機構危害。

參考文獻

[1]王鑫.電機軸電流的分析[J].電機技術，2005(1).

[2]任明霞.交流電動機產生軸電流故障的分析[J].電力學報，2003(3).

[3]楊萍.電動機軸電流的危害及消除軸電流的措施[J].包鋼科技，2005(4).

[4]柴永金.對電動機軸電流的分析及防范[J].云南電力技術，2001(3).