YB系列防爆電機(jī)抱軸故障原因分析

馬本紅

1.故障

電機(jī)型號(hào)YB400S1-2，軸功率200kW，2011年1月后軸承端燒毀故障，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間只有400天。電機(jī)型號(hào)YB2315M-2，軸功率132kW，2011年7月后軸承端燒毀，累計(jì)運(yùn)行129天。電機(jī)型號(hào)YB2400M1-2，軸功率250kW，2011年8月前后軸承壓蓋與軸燒結(jié)在一起，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間170天。

2.原因分析

（1）軸承潤(rùn)滑。電機(jī)制造公司在設(shè)計(jì)上考慮了運(yùn)行中軸承潤(rùn)滑問(wèn)題，因此電機(jī)潤(rùn)滑脂加注非常方便，通過(guò)查詢電機(jī)設(shè)備維護(hù)單位潤(rùn)滑脂加注記錄可知，在電機(jī)投入運(yùn)行的2009年10月開(kāi)始，至電機(jī)發(fā)生抱軸故障，運(yùn)行的400天內(nèi)，電機(jī)通過(guò)油槍加注潤(rùn)滑脂10次，潤(rùn)滑脂為中石化長(zhǎng)城3#鋰基潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂更換時(shí)間、潤(rùn)滑脂生產(chǎn)廠家及牌號(hào)、潤(rùn)滑脂的耐溫（-10～130℃），都能滿足電機(jī)軸承潤(rùn)滑要求。

（2）軸承本身故障。電機(jī)發(fā)生故障的后端軸承型號(hào)為6218（電機(jī)銘牌資料），由于受發(fā)熱影響無(wú)法觀察到軸承生產(chǎn)廠家，但從該電機(jī)生產(chǎn)商同期生產(chǎn)的電機(jī)選用軸承，以及電機(jī)另一端選用軸承來(lái)看，軸承選用的是NSK進(jìn)口名牌優(yōu)質(zhì)軸承，軸承在良好的潤(rùn)滑狀態(tài)下僅運(yùn)行了約9600h，而且電機(jī)軸承未直接整體損壞（保持架未散）。因此，可以排除由于軸承質(zhì)量原因造成的故障。

（3）軸承壓蓋與軸頸徑向磨損。從防爆電機(jī)軸承壓蓋與軸頸徑向間隙分析，防爆電機(jī)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 3836.2—2010）的要求，必須保證電機(jī)在內(nèi)部發(fā)生電氣火花情況下，通過(guò)止口密封、運(yùn)動(dòng)部分通往外部的間隙冷卻作用，確保不引燃電機(jī)外部易燃易爆介質(zhì)。為此，電機(jī)生產(chǎn)商在電機(jī)軸承壓蓋與軸頸配合選配上相當(dāng)嚴(yán)格，間隙過(guò)小易造成電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)刮蹭，間隙過(guò)大不能滿足國(guó)標(biāo)電機(jī)防爆要求，標(biāo)準(zhǔn)要求為K＞0.05mm（電機(jī)轉(zhuǎn)子與軸頸配合單邊最小間隙）、m≤0.26mm（電機(jī)轉(zhuǎn)子與軸頸配合單邊最大間隙）。以上述抱軸的YB400S1-2型電機(jī)為例，修理時(shí)測(cè)量，該防爆電機(jī)未損壞的另一端軸承壓蓋與軸頸徑向配合間隙（直徑方向）0.32mm，理想狀態(tài)下單邊間隙也不過(guò)0.16mm。

再?gòu)妮S承座孔與壓蓋座孔同軸度原因分析，電機(jī)軸承壓蓋在加工時(shí)，為保證壓蓋止口與軸孔的同軸度，要求在一次裝夾工序中完成。端蓋座孔與壓蓋止口采用過(guò)渡配合，當(dāng)相互配合時(shí)存在間隙時(shí)（座孔尺寸為Φ160.05mm，標(biāo)準(zhǔn)值Φ160mm），會(huì)帶來(lái)圖1中K的間隙進(jìn)一步減小。

（4）軸承配合。電機(jī)采用6218軸承支撐，軸承徑向游隙為 0.01～0.03mm， 軸 頸 為Φ80.015mm（軸頸另一端實(shí)測(cè)值），座孔尺寸為Φ160.05mm（實(shí)測(cè)值），直徑方向累計(jì)間隙為0.045～0.065mm。

（5）轉(zhuǎn)子振動(dòng)。電機(jī)軸彎曲會(huì)造成軸承壓蓋與配合軸頸間隙發(fā)生變化，而且轉(zhuǎn)子彎曲及不動(dòng)平衡造成電機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中振動(dòng)加大，轉(zhuǎn)子彎曲造成的間隙減小與振動(dòng)位移，對(duì)配合間隙失效的作用是相互的。電機(jī)設(shè)備檢維修中電機(jī)轉(zhuǎn)子最大彎曲＜0.04mm，軸頸橢圓度一般＜0.005mm，該電機(jī)軸嚴(yán)重變形，原始數(shù)據(jù)無(wú)法得到，查閱電機(jī)發(fā)生故障前的技術(shù)資料，日常檢測(cè)電機(jī)位移值為0.023mm（標(biāo)準(zhǔn)值＜0.06mm），雖然在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但因泵流量瞬時(shí)不穩(wěn)定等原因造成的短時(shí)間振動(dòng)加大，仍可能帶來(lái)軸承壓蓋與配合軸頸發(fā)生刮蹭摩擦的風(fēng)險(xiǎn)增大。應(yīng)嚴(yán)格控制電機(jī)振動(dòng)值。

3.電機(jī)抱軸故障結(jié)論

對(duì)故障電機(jī)進(jìn)行拆檢及參照類似故障檢修技術(shù)資料分析得出，該電機(jī)軸承抱軸故障是由壓蓋與轉(zhuǎn)子軸頸相互摩擦發(fā)熱，帶來(lái)軸承潤(rùn)滑脂高溫失效，軸承在潤(rùn)滑不良的狀態(tài)下運(yùn)行，軸承磨損造成壓蓋與轉(zhuǎn)子軸頸相互摩擦變得更加嚴(yán)重，最終導(dǎo)致了軸承壓蓋與軸頸高溫粘結(jié)在一起，造成電機(jī)過(guò)載保護(hù)跳車。

查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，因該電機(jī)軸承配合原因造成剩余游隙0.045～0.065mm，使單邊間隙減小0.013～0.028mm；運(yùn)行中轉(zhuǎn)子彎曲及剩余不平衡量造成的振動(dòng)位移0.023mm，運(yùn)行中單邊間隙可減小0.036～0.041mm，還有軸承座孔與壓蓋孔配合同軸度差引起的單邊間隙減小。累積誤差已接近電機(jī)軸承壓蓋與軸頸單邊最小間隙0.05mm的標(biāo)準(zhǔn)值，運(yùn)行中就會(huì)發(fā)生軸頸與軸承壓蓋徑向摩擦，造成電機(jī)抱軸故障。

4.如何避免電機(jī)抱軸故障

（1）嚴(yán)格控制端蓋座孔、軸承配合軸頸的尺寸公差，對(duì)于磨損超差的配件進(jìn)行修理時(shí)，嚴(yán)格控制尺寸及形位公差。

（2）嚴(yán)格控制軸承座孔與壓蓋孔的同軸度。

（3）測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)子的彎曲度，必要時(shí)做動(dòng)平衡，確保轉(zhuǎn)子運(yùn)行中振動(dòng)控制在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

（4）保證設(shè)備對(duì)中標(biāo)準(zhǔn)，避免因外力造成電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行中振動(dòng)。與生產(chǎn)單位結(jié)合，確保機(jī)泵運(yùn)行不抽空也很有必要。