基于高壓電動機受軸電流影響損壞軸承的原因及解決辦法的分析

唐海鋒

摘 要：針對某公司送風(fēng)機軸電流過大對軸承損壞頻繁問題進行了分析，并對如何減少此軸電流進行了闡述，提出了措施和可行方案，通過送風(fēng)機電機加裝轉(zhuǎn)子接地裝置減少電機軸電流損壞軸承的故障率，減少了設(shè)備風(fēng)險，提高了可靠性。

關(guān)鍵詞：軸電流；接地碳刷；軸承損壞

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.186

0 引言

近年來某公司送風(fēng)機高壓電動機因軸電流造成軸承損壞的故障頻繁，檢修工作量加劇，如何消除高壓電機軸電流，減少軸承損壞的頻率，提高設(shè)備可靠性和供電質(zhì)量是我們必須面對和解決的問題。

1 軸電流的定義及危害

軸電壓是指轉(zhuǎn)軸與軸承座之間或者電動機軸兩端之間所產(chǎn)生的電壓。如果電機主軸兩端軸承之間絕緣缺失或絕緣不佳，軸電壓就會通過電機兩端的軸承支架形成電流回路，這個電流一般稱之為軸電流。

軸電流的主要危害體現(xiàn)在軸瓦和軸頸之間產(chǎn)生小電弧侵蝕，造成油膜破壞，進而使軸承溫度升高造成潤滑油碳化變質(zhì)等；如果軸電流超過一定數(shù)值，就可能損壞電動機轉(zhuǎn)軸軸頸的軸瓦和滑動表面，在電動機運行過程中電動機兩軸承端或轉(zhuǎn)軸與軸承間如果存在軸電流，將會造成電動機軸承的使用壽命極大的縮短，嚴重時甚至僅能運行幾小時。

2 軸電壓產(chǎn)生的原因

交流異步電動機在正弦交變的電壓下運行時，轉(zhuǎn)子處于正弦交變磁場之中。由于電動機硅鋼片、定轉(zhuǎn)子風(fēng)扇沖片等疊裝因素，加之通風(fēng)孔、鐵芯槽等的存在，容易形成不平衡的磁阻。當電動機的定子鐵芯圓周方向上的磁阻產(chǎn)生不平衡時，就會產(chǎn)生與軸相交鏈的交變磁通，并且產(chǎn)生交變電勢。當電動機轉(zhuǎn)動及磁極旋轉(zhuǎn)時，通過各磁極的磁通必然發(fā)生變化，在軸的兩端相應(yīng)的感應(yīng)出軸電壓，產(chǎn)生軸相交鏈的磁通。隨著磁極的不斷旋轉(zhuǎn)，與軸相交鏈的磁通交替變化，軸電壓便延軸向產(chǎn)生，在與軸兩側(cè)的軸承形成閉合回路后就產(chǎn)生了1-2V的軸電流；另外一種情況是在電動機運行現(xiàn)場，由于存在高壓設(shè)備的強電場作用，在轉(zhuǎn)軸的兩端因為感應(yīng)產(chǎn)生軸電壓；還有一種情況是電動機在運行過程中，負載方面的流體與旋轉(zhuǎn)體運行摩擦進而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)體上產(chǎn)生靜電荷，電荷不斷積累便產(chǎn)生了軸電壓。但這種情況產(chǎn)生的軸電壓和由磁交變所產(chǎn)生的周電壓在原理上有所不同。靜電荷產(chǎn)生的軸電壓呈現(xiàn)出一定的間歇性，并且其大小與運轉(zhuǎn)狀態(tài)、流體的狀態(tài)不同而呈現(xiàn)為非周期性的，如測溫元件絕緣破損、靜電荷的積累等因素都有可能形成軸電壓。軸電壓建立起來后，一旦在轉(zhuǎn)軸及殼體、機座之間形成通路就必然產(chǎn)生了軸電流。

3 送風(fēng)機軸電流發(fā)現(xiàn)過程

3.1 第一次檢修

2014年12月21日，某公司#1爐A送風(fēng)機電機運行中電機非驅(qū)動端軸承溫度出現(xiàn)異常，至1月1日，溫度達到60℃，電機運行聲音開始出現(xiàn)異常，1月3日電機運行過程中聲音表現(xiàn)為異常尖叫，振動明顯加大，緊急停運后進行第1次搶修，解體后電機兩端軸承外圈發(fā)現(xiàn)彈道呈現(xiàn)軸向階梯深溝槽痕跡，非負荷端軸承彈道痕跡相對其它痕跡更為明顯。分析認為是軸承自身原因引起，更換驅(qū)動端NU228和非驅(qū)動端6326軸承后投入運行。

3.2 第二次檢修

2015年2月6日，送風(fēng)機電機振動、聲音、溫度均出現(xiàn)異常，緊急停運后進行第2次搶修，解體后發(fā)現(xiàn)軸承受損現(xiàn)象與12月21日情況相同，用手觸摸可感覺到很明顯深溝槽痕跡，軸承的下半部位有深溝狀痕跡。深入分析后判斷為裝配原因或軸電流引起，為防范軸電流損壞在電機非負荷端軸承處絕緣處理，在軸套與大端蓋間加了一層約1mm厚的絕緣膜墊片，并對軸承套的固定螺栓加絕緣套管及絕緣墊片。

3.3 第三次檢修

2015年3月9日，#1爐A送風(fēng)機電機再次出現(xiàn)震動過大，聲音異常，工作人員立即組織第三次檢修，發(fā)現(xiàn)后側(cè)軸承仍然存在軸電流電蝕灼傷。確定更換的絕緣墊，絕緣套管未能徹底解決軸電流問題，于是決定采取在送風(fēng)機電機后側(cè)加裝自制接地碳刷的解決方案。

4 接地碳刷裝置原理

4.1 結(jié)構(gòu)原理

電動機轉(zhuǎn)子接地裝置是一端連接到接地扁鐵上，另一端連接在電動機的轉(zhuǎn)子上，目的在于防止高的靜電電荷在電動機轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生積聚的接地裝置。

接地碳刷裝置還采用了安裝在支架上的電刷。電刷采用螺釘固定在高壓電動機端部的擋油環(huán)上。電刷保持與電動機轉(zhuǎn)子可靠接觸，將電動機轉(zhuǎn)子上積聚的靜電電荷通過電刷座及時導(dǎo)入大地。

4.2 維護與保養(yǎng)

因為接地裝置帶有相對小的電流，同時長期運行過程中電刷表面趨于光滑，因此會產(chǎn)生一定電阻，電刷的效率隨之下降。因此，在運行過程中應(yīng)每周對轉(zhuǎn)子碳刷進行一次檢查，如發(fā)現(xiàn)有電壓建立時應(yīng)該用砂紙輕輕地打磨，以保證接觸良好。

5 方案成果

在加裝了自制絕緣接地裝置后近兩年，某公司送風(fēng)機電機運行狀態(tài)良好，振動，溫度保持正常，高壓電機兩端軸承再無出現(xiàn)因軸電流而引起的溝槽痕跡異常。除正常大小修外無異常出現(xiàn)，減小了維護工作量，節(jié)約了檢修成本，同時此方案為類似問題提供了參考的解決方案，有力的保障了機組的安全穩(wěn)定運行。

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