電機軸承故障分析及改進措施

韓風梅，解晉輝，張郡

（中國石油獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

電機軸承故障分析及改進措施

韓風梅，解晉輝，張郡

（中國石油獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699）

通過對石化公司某廠擠壓機齒輪泵電機軸承故障原因進行分析，提出軸承改進措施及預防對策，并加以驗證和總結。

軸承故障；原因分析；改進措施

軸承故障占所有電動機故障的40%以上。在工業設施中大多數的軸承在非理想的條件下運行，常受到疲勞、環境機械振動、過載、軸心錯位、污染、電流開槽、腐蝕、不正確潤滑等的影響。這些非理想的條件開始只是導致邊緣缺陷，然后這些缺陷會在軸承內圈、外圈和滾珠組建中傳播和擴散。過一段時間，缺陷變得顯著，便產生了機械振動并且引起聽覺噪聲。

本文以石化公司某廠擠壓機齒輪泵電機發生的軸承故障為例，從振動監測及軸承設計結構等方面進行原因分析，在電機停機檢修時進行驗證。同時，對該電機軸承提出改進措施，并及時實施，效果良好。

1 齒輪泵電機基本概況

石化公司某廠擠壓機齒輪泵電機為ABB公司制造，功率為355kW,額定電壓為380V，頻率為50Hz,額定電流655A，轉速為990r/min，絕緣等級為F級。負荷側軸承型號為6322/C3，風扇軸承型號為6319M/C4 VL024。

2 齒輪泵電機軸承故障經過

2016年4月25日，在對該擠壓機齒輪泵電機進行日常巡檢監測時發現，負荷側軸承軸向振動值由原來的1mm/s增大至5.6mm/s，監測使用的儀器為RION測振儀VM-63A。在隨后的監測中，軸向振動值在4～5mm/s之間持續一個月，于2016年5月30日又降至1.2～1.5mm/s之間。2016年4月5日至2016年5月30日狀態監測振動值如表1所示。

2016年7月28日，巡檢時發現齒輪泵電機聲音異響，負荷側軸承軸向振動值突然劇增至11mm/s，監測使用的儀器為RION測振儀VM-63A。7月29日，對該電機負荷側軸承潤滑脂進行加注更換，排出大量黑色變質的潤滑脂，加注后，運轉聲音略有好轉，但振動值無明顯變化。

2016年6月6日至2016年8月1日狀態監測振動值如表2所示。

表1 2016年4月5日至2016年5月30日齒輪泵電機狀態監測振動值

表2 2016年6月6日至2016年8月1日齒輪泵電機狀態監測振動值

根據石油化工旋轉機械振動標準SHS01003-2004，功率>300kW，殼振正常標準為≤4.5mm/s，停機標準為>11.2mm/s，由此可判斷，齒輪泵電機負荷側軸承發生故障。

2016年8月3日，采用SKF AX 便攜式數采儀再次進行故障確認，電機負荷側軸承水平方向振動譜圖見圖1所示。

圖1 齒輪泵電機負荷側軸承水平方向振動譜圖

由圖1可見，主振頻為700-2000Hz的頻率帶，負荷側軸承振動值明顯偏高。

齒輪泵電機負荷側軸承沖擊譜圖見下圖2所示。

圖2 齒輪泵電機負荷側軸承沖擊譜圖

由圖2可見，沖擊頻率雜亂，但軸承故障特征頻率不明顯。齒輪泵電機負荷側軸承水平方向振動偏高，且沖擊頻率雜亂，結合電機運行狀況，判斷電機負荷側軸承存在末期故障。

3 齒輪泵電機故障檢修情況

2016年8月4日，齒輪泵電機停機檢修。電機軸承拆開后發現，軸承滾珠有變色現象，軸承內外圈均有電蝕坑槽，根據電蝕坑槽軌跡可見滾珠運轉軌道不在滾道正中，而是偏向一側。軸承拆檢情況如圖3、4所示。

圖3 齒輪泵電機軸承內圈及滾珠

圖4 齒輪泵電機軸承外圈

4 齒輪泵軸承故障原因分析

軸承雖然在電動機中只是支撐轉子的一個部件，但是電動機多種原因產生的故障，都是以軸承振動大、發熱等形式反映出來。

由于該電機為變頻調速電機，運行過程中受到高次諧波的作用，使電機轉子產生軸電流，而電機負荷側軸承為非絕緣軸承，因此在軸承內套、滾珠、外套、機殼、接地間形成了軸電流回路，導致軸承內外圈產生電蝕坑槽，在發生電蝕過程中產生高溫，造成軸承滾珠高溫回火發生變色現象。同時，高次諧波也會造成電機振動增大，增加軸承磨損及噪聲。

由于電機軸與齒輪泵連接時，受到齒輪泵方向拉力的作用，而電機軸與齒輪泵軸之間產生的輕微不對中，造成滾珠偏向齒輪泵側運轉，導致滾珠運行軌道不在滾道正中。

5 齒輪泵電機軸承改進措施及實施效果

（1）電機負荷側軸承更換為絕緣軸承，屏蔽軸電流對軸承的損傷，延長軸承使用壽命。

（2）檢查電機碳刷磨損、接觸情況，電機接地狀況，確保完好。

（3）重新調整電機軸與齒輪泵的對中情況。

改進措施實施后，三個月以來，該電機運行狀況良好。

[1]（美）Hamid A.Toliyat，Subhasis Nandi，Seungdego Choi，Homayoun Meshgin-Keit編著，周衛平，于飛，張超等譯，吳正國審校.電機建模、狀態監測與故障診斷[M]. 北京：機械工業出版社，2014.10,8-19.

[2]沈標正.電機故障診斷技術[M].北京：機械工業出版社，1996,82-144.

TH133.3

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