大連電機：高壓電動機軸承故障分析及改造15941182539

在發電廠及大型企業的生產過程中，電動機是主要的動力源，一旦發生故障，對整個生產所帶來的損失是相當大的，尤其是大、中型高壓電動機，可嚴重影響到整個生產過程。根據我們對電機故障的統計發現，軸承損壞或因為軸承損壞而造成的電機故障，占了電機全部故障的70%以上，為此我們對電機軸承故障發生較多的電動機進行了分析并進行改造，解決了電動機軸承的發熱、漏油、壽命低以及運行中突發性損壞的問題，大大減少了檢修費用，為安全運行提供了可靠保證。
軸承頻繁損壞的主要問題：大連電機廠 大連力達電機有限公司
      目前我國的大型高壓電機，大部分是采用的分離式滑動軸承，軸承的故障一般較少，其軸瓦漏油的問題對電機的影響也不大。而部分大型高壓電機和中型電機的結構是“端蓋式滑動軸承”和“端蓋式滾動軸承”，這部分電機的軸承則存在著很多問題：
1、端蓋式滑動軸承：此類電動機普遍存在轉子的軸向串動大、軸瓦發熱和漏油的現象。因為漏油而造成對電機繞組的腐蝕，使電機內部油灰過多電機溫度過高。另外，滑動軸承比滾動軸承的檢修也復雜很多。
2、電動機的一般結構：我國所生產的箱式電動機有一部分軸承故障發生較多，經過分析發現其主要的問題是：在軸承的外側裝有一個距軸承間隙很小的擋油盤。這樣即不利于軸承的散熱和潤滑脂的循環，又增加檢修工作的難度和費用，并且在擋油盤內孔與軸的配合松動后，產生異音或從軸上脫出，造成嚴重的故障。
3、雙軸承式電機：部分箱式高壓電動機，負荷側采用了雙軸承的結構。這類電動機的結構給檢修工作帶來了較大的難度，在電機的檢修時，軸承無法清洗、檢查而必須進行更換，造成檢修費用的增加。另外此種結構的電機，軸承運行中的溫度都比較高，使用壽命偏低。
4、軸承的類型：我國大部分電機負側的軸承為“圓柱形滾子軸承”，空側為“向心推力球軸承”，在電機的運行中，轉子長度的變化由負側調整。此時如果電機與機械的聯軸器為“彈性聯軸器”時，對電機和機械均無大的影響，而如果是“剛性聯軸器”則發生電機或機械的振動，甚至造成軸承的損壞。
5、軸承的承載與允許轉速：我國電機的軸承，一般負側大多是選用“中型滾子軸承”。該軸承的承載能力是大大超過了計算值，但軸承的允許轉速則與電機的實際轉速相差很少甚至不夠，所以這也是軸承發熱、損壞頻繁的一個重要原因。
6、軸承附件的設計：目前我國電機的軸承附件大多是：軸承套和內、外油蓋式的結構。此種結構的優點是簡單，缺點是密封差。灰塵進入到軸承內部，加速軸承的磨損而損壞，并且大部分的軸承結構因為油室過小和擋油盤的存在而造成軸承發熱嚴重。

部分進口電動機的設計優點：
我們分析了進口的同類高壓電機，發現大部分軸承的連續使用壽命能在5年以上。經過幾次的檢修后，我們找出了其設計方面的優點：
1、負側選用較大的“深溝球軸承”，空側選用較小的“圓柱滾子軸承”。分析認為：這樣可保證轉子在冷、熱長度變化時，其軸向的位移在空側，確保電機與機械連接處的定位。
2、軸承的承載與允許轉速：經計算，在完全保證電機運行功率需要的情況下，所選軸承的允許轉速大大超過了電機的實際轉速，所以能使軸承的使用壽命大大增加。
3、軸承附件結構：軸承套采用“球墨鑄鐵”材料，保證了軸承運行中的穩定，并延長使用壽命。在內、外軸承蓋的外側裝有鋁合金“梯形槽密封”裝置，這樣可確保軸承內部的清潔。
4、軸承的定位結構是：采用開槽式定位螺母加19齒鎖墊的結構。此裝置不但起到了軸承良好的定位作用，而且可使軸承的溫度進一步降低，并且軸承油室的空間設計較大，這樣就可降低軸承在運行中的溫度，使軸承的使用壽命大大增加。
5、良好的軸承加、排油裝置：加油裝置基本與我們的結構相差不大，放油裝置設計良好。較粗的放油管安裝于較大的油室下部，操作一個小螺栓即可方便地抽出內管進行廢油的清理。

電機軸承改造方法：
我們在對軸承故障較多的電機改造前，首先對軸承的選用進行計算，發現存在選用方面的問題，即進行重新設計。其改造原則是根據電機的實際結構尺寸，盡量采用進口電機的結構型式進行。具體設計、改造項目基本如下：
1、 負側雙軸承結構盡量改為單軸承結構；
2、 根據與被拖動機械的連接方式，盡量設計負側為“深溝球軸承”，以負側定位；
3、 經計算，在保證電機使用功率的情況下，盡量選用允許轉速大大超過電機轉速的軸承；
4、 根據要改造電機的實際軸向尺寸，盡量將軸承外側的油室加大；
5、 根據要改造電機的實際軸向尺寸，盡量將內、外軸承蓋外側加裝鋁合金梯形槽密封；
6、 軸承的固定方式，采用細絲、4槽螺母和19齒鎖墊結構；
7、 軸承套采用“球墨鑄鐵”材料，內、外軸承蓋采用灰鑄鐵材料；
8、 軸承的加、排油裝置完全按照進口電機的結構設計制做。
電機軸承改造典例：多年來，我們對黃臺電廠所有軸承異常的高壓電機全部進行了改造，大大保證了機組的安全運行。近幾年又相繼為“萊城電廠”“濟寧電廠”“河曲電廠”“威縣電廠”等多發生軸承故障的電機進行了改造，取得了良好的效果。但是因為其設備的不同，所以每個電機的具體改造方案即不同，簡單介紹如下：
1、萊城電廠30萬千瓦機組的一次風機電機。該電機為湘潭電機廠生產的YKK560-4型、1250KW高壓電動機。該電機多次發生軸承的損壞故障，尤其是負側的外軸承和空側軸承，最短的損壞周期達幾天。軸承的結構是，負荷側為雙軸承，外側為#N332柱型軸承，內側為#6232球型軸承，空載側為#N332柱型軸承。據我們分析認為，該電機主要是軸承的選用問題，軸承的允許轉速不夠是造成空載側軸承和負荷側外軸承損壞的一個根本原因。對此我們將該電機負側改為#6236球型單軸承結構，空側改為#NU232輕型滾柱軸承。經計算軸承的承載能力完全可達到電機的要求，改后的軸承允許轉速則提高了300轉/分，其它部分則完全按照進口電機的結構進行改造。目前對所有機組的一次風機電機全部進行了改造，其改造最早的已運行了5年，效果良好。
2、河曲電廠60萬千瓦機組磨煤機電機。該電機為上海電機廠生產的YTM630-6型、功率1120KW。該電機運行中其主要存在的問題是“軸承發熱”，尤其是負荷側軸承，溫度可高達80度以上。據我們分析認為：該電機軸承附件的結構不合理是導致“軸承發熱”的主要原因：該電機軸承油室過小和軸承外側安裝的擋油盤是造成運行中軸承發熱的主要問題。該電機的出風是在負側，而負側的滾柱軸承摩擦系數又大于空側的球形軸承，所以造成負側的軸承溫度偏高。對此我們將兩側軸承進行了換位改造，負側軸承改為#6334型，空側軸承改為#NU234, 其它部分則完全按照進口電機的結構進行了改造。目前，改造后的電機運行正常，負側的軸承溫度比負側端蓋的溫度低5℃以上，達到了良好的效果。
3、濟寧電廠30萬千瓦機組的一次風機電機。同為上海產，YKK560-4型、功率1250KW，其軸承故障與河曲電廠的磨煤機電機基本相同，所以我們采用了與河曲電廠基本相同的改造方案。因為其轉速及軸承的不同，所以其改造的具體項目也不同。負側軸承由原來的#NU332改為#6332，空側軸承由原來的#6330改為#NU230。改造后達到了良好的運行狀況。
4、河北威縣電廠給水泵電機。該電機為長沙電機廠生產，YKK4504-2型，功率800KW，軸承結構是：負側為雙軸承結構，外軸承為#NU221型滾柱軸承，內軸承為#6221型球軸承，空側軸承為#NU221滾柱型軸承。該電機運行中軸承溫度高達90℃以上，一般運行兩個月軸承即損壞。據我們分析認為：一是#NU221型軸承的允許轉速已接近電機的實際轉速，二是雙軸承的結構緊密，散熱性差，是造成軸承發熱、損壞的主要原因。對此我們對軸承的承載能力經計算后，將負側軸承改為#6221型單軸承結構，空側軸承改為#NU220型，這樣提高了兩側軸承的允許轉速。其它部分則完全按照進口電機的結構進行了改造。該電機按以上方案改造后，軸承的運行溫度降至40℃以下，徹底解決了軸承發熱和頻繁損壞的問題。
總結發展：
我們通過對改造后電機運行的統計，其連續運行周期基本都達到了機組的一個檢修周期，大大減少了因電機的損壞所造成機組的臨時停機，解決了大、中型電動機軸承頻繁損壞的問題。根據所了解的信息，在全國很多發電廠和大型生產企業中，高壓電機幾乎都存在著此類問題。所以，我們今后將進一步探討、努力，將先進而成熟的電機軸承改造技術更廣泛地應用到實際的工作中去，為電力及其他事業的發展作出更大的貢獻。