丙烷裝置的電機P8/1是一臺三相鼠籠式異步電動機,功率185kW,使用變頻器供電調速。去年年初隨機組投用,半年后電機軸承開始發出異常聲響,但振動未發現異常,通過給軸承補油,異響會消失一段時間。但到后來,軸承異響加劇,同時振動也加劇,解體檢修時發現電機后軸承內圈及滾珠均有不同程度的磨損。更換新軸承三至四個月后,又發生了同樣的問題。再次解體檢修時發現后軸承內、外圈有明顯的搓板狀痕跡,分析應是電機軸電流燒傷軸承引起的,經現場測量,電機轉軸上有2V軸電壓。于是將電機后軸承更換為絕緣軸承,至今已正常運行八個多月。上述電機我們在第一次檢修時,針對電機軸承發熱損毀的常見原因,仔細進行對比分析并加強了防范措施。
1、首先排除了配件質量方面的問題。軸承方面使用了進口的SKF軸承,端蓋和軸承室也進行了仔細檢查,確保沒有損傷和裂紋。
2、軸承的安裝是在潔凈的環境下進行的,確保配件和潤滑油沒有受到污染;軸承加熱使用了帶溫度顯示的軸承加熱器,確保加熱溫度不超過100℃;對軸承的安裝過程也格外注意,確保軸承在安裝過程中不會受到外力的沖擊。
3、對軸承的游隙以及軸承與其它配件在徑向和軸向的配合進行了檢查,確保軸承不會跑內、外圈,確保電機定、轉子同心和軸向上的對齊。
4、潤滑方面使用了質量優良的極壓高溫潤滑脂,并按照高轉速電機的注油要求加了1/2軸承室。
5、最后在電機的找正方面也加強了注意,確保聯軸器完全對中;在電機的使用環境方面,也保持了良好的衛生和通風。
按說就這樣的檢修質量和使用環境,平時只要注意定期補油,電機正常運行個兩三年應該是沒有問題的,但電機剛運行了三個多月就又犯了老毛病,噪音很大,振動也超了標。只能懷疑是軸電流的問題了,經現場測量,電機轉軸上有2V的軸電壓。將電機停下來再次進行檢修,把拆下來的軸承進行了清洗,發現軸承內外圈、滾珠上有搓板狀的凹槽條紋,這應該是軸電流在軸承游隙里放電引起的。于是將電機后軸承更換成了絕緣軸承,問題解決,電機正常運行至今。
我們在第一次檢修時忽視了軸電流問題,其實軸電流問題只是對變頻電機、低壓大功率電機和高壓電機才有較大影響,平時因軸電流問題引起的軸承發熱損毀并不多見,所以很容易被忽視。
產生軸電流的原因是因為軸電壓的作用,而軸電壓的形成和下面幾個因素有關:
1、磁不平衡產生軸電壓
電動機由于扇形沖片、硅鋼片等疊裝因素,再加上鐵芯槽、通風孔等的存在,造成在磁路中存在不平衡的磁阻,并且在轉軸的周圍有交變磁通切割轉軸,在軸的兩端感應出軸電壓。
2、變頻器供電產生軸電壓
電動機采用變頻器逆變供電運行時,由于電源電壓含有較高次的諧波分量,在電壓脈沖分量的作用下,定子繞組線圈端部、接線部分、轉軸之間產生電磁感應,使轉軸的電位發生變化,從而產生軸電壓。
3、靜電感應產生軸電壓
在電動機運行的現場周圍有較多的高壓設備,在強電場的作用下,在轉軸的兩端感應出軸電壓。
4、外部電源的介入產生軸電壓
由于運行現場接線比較繁雜,尤其大電機保護、測量元件接線較多,哪一根帶電線頭搭接在轉軸上,都會產生軸電壓。
在正常情況下,電動機的軸電壓較低,軸承內的潤滑油膜能起到絕緣作用,不會產生軸電流。但當軸電壓增加到一定數值,一旦在轉軸、軸承、機座、殼體間形成通路,就會產生軸電流。如果不采取有效的措施,軸電流對于軸承基本上是毀滅性的打擊,不嚴重時軸承系統表現為雜音,進而雜音變大;而軸電流嚴重時,軸承系統雜音變化特別快,拆解檢查時軸承套圈上會有明顯的搓板狀痕跡;軸電流問題伴隨著另一個較大的問題是潤滑脂的降解失效,因而會導致較短時間內軸承系統發熱燒毀。
軸電流形成的重要條件之一就是構成回路。保持潤滑絕緣介質油脂的純度,發現油脂變質必須及時更換新油,否則油膜的絕緣強度不能滿足要求,容易被低電壓擊穿。必要時在非軸伸端的軸承座和軸承之間加裝絕緣墊或采用絕緣軸承,切斷軸電流的回路。絕緣軸承最主要的一個特征就是在表面有一個很?。╱m級別)的涂層,它擔負著電絕緣功能,可以抵抗超過500V電壓下產生的電跳火,更厚的涂層可以抵抗1000V的高壓放電。
對P8/1電機第二次檢修時,針對軸電壓產生的原因也進行了認真的排查。排除了靜電感應和外部電源介入產生的軸電壓,再根據軸承受損的跡象分析,應是變頻器逆變供電含有較高次的諧波分量,在電壓脈沖分量的作用下,定子繞組線圈端部、接線部分、轉軸之間產生電磁感應,使轉軸的電位發生變化,從而產生軸電壓。在轉軸、軸承、機座、殼體間形成通路,產生了軸電流。
變頻調速電機中高頻軸電流對軸承的電蝕,最顯著的特征就是在電機軸承內外圈、滾珠上產生搓板狀的凹槽條紋。所以變頻電機一端一定要使用絕緣軸承。對變頻電機軸承發熱損毀的原因分析,軸電流的問題不能忽視。
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