淺談主排電機軸承故障的產生、檢測及排除

摘 要：本文從預防和分析診斷的基礎出發，及時發現主排電機軸承故障并采取有效措施，解決了設備運行中的異常問題，并通過自動加脂器的應用和振動分析和判斷，提出了主排電機維修方面的一些基本思路和方法，為解決設備故障積累了一定依據，對設備的日常維護起到了指導作用，有效解決了軸承引發的設備故障。

關鍵詞：主排電機 軸承 加脂器 狀態檢測

中圖分類號：TM307 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0028-02

我公司電解槽煙氣凈化系統自2005年4月150、120、350 kA電解系列改造、擴建投產后，設備數量大幅增加，尤其是凈化車間主排電機電機增數較多，250 kW以上電機達40余臺。隨著設備投運時間的增加，維修經驗不足和監測手段不完善，致使電機故障頻繁。據統計自投產以來，由于電機軸承引起的故障十幾次，并直接燒損電機一臺，更換軸承40多盤，直接經濟損失20余萬元，給電解生產和煙氣凈化工作帶來巨大損失。滾動軸承作為主排電機的重要部件，它除了承受轉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，在高速下運行穩定等性能。軸承一旦發生故障電機需停機檢修，無形中給電解生產和凈化系統造成了很大影響，同時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確認軸承故障。因此預防和減少電機軸承故障發生，保證電機正常運行是本文論述的重點。

1 軸承的故障

軸承的嚴重損壞往往不是單一的原因引起的，而是在幾個方面綜合作用下，在惡劣的運行條件下產生惡性循環，導致軸承嚴重燒損，因此在故障發生后，往往很難準確的判斷是由何種原因所致，也就給我們制定相關的措施帶來一定的困難，為討論方便，先從幾個方面進行分析診斷軸承發生故障的原因。

（1）當軸承運用一段時間后，軸承內圈、滾動體、保持架、外圈、滾道等產生一定的缺陷、傷痕，造成軸承的潤滑不良，引起軸承的發熱，長時間發熱，會導致：①軸承潤滑的稀釋。②加速材質的疲勞，硬度下降。由于以上原因，進而一步步形成惡性循環，加速過熱而使軸承燒損。嚴重的軸承內圈位移，滾動體失圓，沖撞生熱，最終熔接在一起，造成嚴重的設備事故。

（2）對電機軸承保養胡重要性，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熱，加多了也容易造成攪拌過熱，油脂熔化后易甩進電機腔體，造成漆包線絕緣層的過熱破損，甚至燒損電機。我們一般選用3#鋰基脂或高級鋰基脂，最近我們實驗選用AIG615EN通用磺基聚合脂和配套型號為AIG-250 mL的數馬泵送自動加脂器后，不但解決了電機軸承給油要適當、適量、定期、定時的問題，而且解決了因潤滑脂散熱性不好引發的油質進入電機腔體的故障。

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

（4）軸承內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，很容易造成軸承內圈因過大的張應力而崩裂，過盈量小，也很容易造成軸承內圈“遲緩”。

2 軸承故障的狀態檢測

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

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備的實際情況、儀器的精度等級、設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檢測儀、振動信號分析儀數據采集器（有的兼有信號分析功能），以及振動分析專家系統。考慮到電機安裝分散、性能、價格等因素我們選擇了振動檢測儀（HY-105）來作為主排電機的檢測儀器。

2.2 測量參數的選擇

任何設備檢測過程都離不開對設備的測試過程，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）來反映設備狀態，差距很大，選擇的測試參數正確，得到的測試結果就能反映出設備真實的運行狀態，及時的把握設備質量發展趨勢；反之測量參數選擇得不正確，得到的數據就不能反映設備的真實狀態，就會對設備質量的發展趨勢做出錯誤判斷，產生錯誤的預測預報，給設備維修工作帶來損失。電機振動的測量參數包括振動的運動參數（位移、速度、加速度）。

測量參數的物理意義。

（1）位移：即振動相鄰的正負兩個方向間的最大振動距離。常用于機器零件部件的間隙要求比較嚴格的場合。

（2）速度：又稱振動裂度，是評價機器振動強度的常用參數，它定義為振動速度的均方根，直接反映振動的能量。

（3）加速度：定義為振動偏移零位的最大數值。

2.3 測試點的選擇

在選擇測試點時應根據電機的其運動特點，科學地選擇那些反映電機運行狀態的測點位置，以便對電機振動狀態作出全面描述。如只測一點，往往是片面的，不能正確反映電機的總體情況。通常應環繞電機外部，在一些有代表性的分散的點上，測量相互垂直的三個方向上的振動量。根據上述原則我們針對電機等設備確定的測試點共4個部位，3個測量方向：水平、垂直、軸向，共12個檢測點。

2.4 狀態判定標準

要判定電機運行狀態，關鍵就是相應的狀態判定標準及其選取、建立、使用問題。電機的振動具有加速度、速度、位移三個描述參量。則基于振動的設備運行狀態判定標準相應可分為加速度標準、速度標準、位移標準三大類。我們在參考絕對標準的基礎上根據長期測量數據和積累的經驗建立了適合主排電機診斷的相對判定標準。這樣，即達到電機診斷的目的又保證設備高效、安全和經濟運行。判定標準如表1。

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

3 故障排除應注意的幾個要點

3.1 潤滑脂的選擇

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

3.2 潤滑脂的加入量

4 經濟效益和社會效益分析

自2010年利用振動分析儀定期或不定期監測電機運行狀態以來，主排電機因軸承引發的故障大大降低，電機運行率達到98%以上，沒有發生因軸承故障引起的電機緊急停機問題，電機軸承使用壽命延長兩倍（12個月以上）以上，僅軸承一項就節約成本數萬元。同時主排電機的正常運行，既穩定了電解生產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境質量，為員工的身心健康提供了保障，產生了十分顯著的社會效益。

5 結語

本文所述的電機滾動軸承振動檢測方法，在我公司三個電解系列凈化主排電機中得到了廣泛的推廣和利用，電機滾動軸承振動檢測方法不僅提高了設備的技術管理水平，而且能夠及時發現和解決電機軸承問題，減少了設備故障，延長了設備的使用壽命，提高了設備的運行效率，降低了維修費用，減少了勞動強度，為生產秩序的穩定提供了可靠保障。隨著設備狀態檢測在各類設備上的廣泛應用，以及維修經驗的不斷積累，利用儀器對電機運行狀態進行定量檢測、診斷和排除已成為設備維修管理中不可或缺的手段。

參考文獻

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