滑動軸承電機軸向振動超標診斷與處理

徐元周

(臥龍電氣南陽防爆集團股份有限公司，河南南陽473008)

滑動軸承電機軸向振動超標診斷與處理

徐元周

(臥龍電氣南陽防爆集團股份有限公司，河南南陽473008)

結合某2p電動機在用戶現場的振動數據，通過頻譜分析，經過現場動平衡，結合拆機檢查情況判斷該電動機滑動軸承出現的故障及其原因，經過拆機檢查判斷了故障原因并進行處理,提出了解決方案。

滑動軸承；2p電機；軸向振動；頻譜分析

0 引言

滑動軸承是旋轉機械中應用最廣泛的機械零件，也是最易損壞的元件之一。滑動軸承的剛度和阻尼影響著轉子的動力特性, 其工作狀態的好壞對旋轉機械的工作狀態有很大的影響。在研究旋轉機械故障問題時, 轉子的許多故障都與滑動軸承有關。滑動軸承工作異常會導致旋轉機械產生異常振動和噪聲，甚至造成旋轉件損壞。

本文結合某2p電動機在用戶現場的振動數據，經過頻譜分析以及現場動平衡檢查，結合拆機檢查找出了故障原因，并提出了解決方案。

1 故障診斷

電機通過齒輪箱增速后帶泵運行，電機與齒輪箱之間通過彈性膜片聯軸器連接。結構布置圖及測點位置見圖1。

圖1 泵組測點布置圖

用戶反饋該泵組在正常運行了1年的時間后振動變大，通過現場實際測試，設備各測點具體振動值見表1。

表1 泵組各測點振動值

通過上述實測振動值，可以看到，振動大的測點主要集中在電機測點上。

2 故障處理方案

電機主要參數如下：YAKS 630-2，4500kW，10kV，Y接，額定轉速2980 r/min，滑動軸承強制潤滑。

為了分析電機振動的原因，首先將電機與齒輪箱間的聯軸器拆除，單獨對電機進行運轉并測試電機額定電壓下空載狀態的振動，振動數據見表2。

表2 電機振動數據

并對電機進行頻譜進行分析，1#、2#測點水平方向振動頻譜見圖2(垂直、軸向振動頻譜類似)。

圖 2 電機測點水平方向振動頻譜圖

通過上述數據，分析得出電機振動值偏大，且不穩定，振動頻率主要以1X、2X、3X為主。結合振動1X相位信息分析，該轉子存在一定的不平衡量。

本著先易后難的處理思路，準備從電機轉子減少不平衡量入手。隨后與業主協商進行現場動平衡，具體處理方案同參考文獻[1]。動平衡處理后電機振動數據見表3。

表3 動平衡處理后電機振動數據

11:55時電機測點振動頻譜圖見圖3、圖4、圖5(其他時間段頻譜類似，僅振動值有變化)。

圖 3 電機測點水平方向振動頻譜圖

圖 4 電機測點垂直方向振動頻譜圖

圖 5 電機測點軸向方向振動頻譜圖

從上述振動數據，可以總結如下規律

(1)振動值隨著電機運行時間的變化而不斷變化，以1#測點變化最明顯，且軸向振動不斷變大。

(2)從振動頻譜看，以3倍頻為主。

根據生產實踐經驗，結合上述現象，引起上述軸向振動的原因可能有電機端蓋軸向支撐剛度不足，引起共振；電機軸承加工裝配等原因，軸承質量下降。針對上述可能性，逐一進行了排查。對電機端蓋軸向進行模態分析(見圖6)，從分析結果表明，端蓋軸向一階固有頻率為225.27Hz，遠離轉頻及其倍數頻率，不存在共振現象。

圖6 電機端蓋軸向實驗模態測試

經對軸承球面的接觸面積、緊力，軸瓦的接觸面積、頂隙、側隙檢查，結果表明，驅動端軸承符合出廠技術要求，但非驅動端軸承不符合要求，且軸瓦研磨痕跡明顯(見圖7)，軸承座明顯變形導致接觸面積不足(見圖8)。具體測試數據如下

軸瓦側隙數據：驅動端軸承0.15～0.17mm，非驅動端軸承0.07～0.14mm。

軸瓦頂隙數據：驅動端軸承平均0.33mm，非驅動端軸承平均0.36mm。

軸承緊力數據：驅動端軸承平均0.032mm，非驅動端軸承平均0.07mm。

圖7 軸瓦研磨痕跡

圖8 非驅動端軸承座球面變形情況

通過對軸承進行拆機檢查，結合測量的數據，認為電機軸向振動的主要原因為電機軸承存在質量問題，需要進行修復。經仔細查看非驅動端軸承，發現非驅動端軸承座有焊接痕跡，經詢問用戶了解到，因軸承座支撐筋有裂紋用戶進行了自行補焊，焊接應力導致軸承座變形引起了此次故障，更換軸承后電機振動數據見表4。

表4 修理后電機空載振動數據

因非驅動端軸承座有絕緣層，無法進行修理，經更換軸承后電機振動完全合格，且運行40min基本無變化，帶負載運行振動變化不大。

3 結語

電機振動問題產生的原因和防治均具有綜合性和復雜性，難于進行簡單的分析處理，因此進行分析和處理振動問題時，必須分析各個環節對振動的影響，理清原因和導致的危害，明確特征后對癥處理。利用頻譜分析技術、模態分析技術，結合現場動平衡，有效的查找了電機軸向振動的原因，通過拆機檢查，判斷該電動機滑動軸承出現的故障及其原因，并進行處理，為電機振動處理提供了有力的幫助。

[1] 張文剛,王澤威,徐元周. 防爆電機振動的現場處理[J].電氣防爆，2009.2.

[2] 徐元周,王澤威,劉玉慧. 防爆電機信號采集系統設計[J].電氣防爆，2007.4.

[3] 徐元周,王澤威,李小輝. 工作變形分析在電機振動處理中的應用[J].電機技術，2015.1.

[4] 孫永泰. 提高端蓋剛度降低電機軸向振動[J].電機技術，2010.1.

[5] 陳建軍,劉長財,羅子昌. 防爆電機滑動軸承的使用與維護[J].電氣防爆，2005.1.

[6] 黃潤華,姜元鋒,傅汝楫. 滑動軸承載荷的現場監測和診斷[J].機械強度，1988.4.

Diagnosis and Treatment on Excessive Axial Vibration of Sliding Bearing Motor

XuYuanzhou

(Wolong Electric Nanyang Explosion Protection Group Co., Ltd., Nanyang 473008, China)

Combining with vibration data of a 2P motor obtained in user′s site and disassembly inspection situation, sliding bearing fault and occurrence causes of the dynamically-balanced motor are judged by spectrum analysis, and the solutions are found out. After disassembly inspection, the fault cause is determined and dealt with.

Sliding bearing；2P motor；axial vibration；spectrum analysis

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.03.13

TM303.5

B

1008-7281(2017)03-0043-003

徐元周 男 1981年生；畢業于河南科技大學機械電子工程專業，現從事電機制造工藝、故障診斷等方面工作.

2016-08-22