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防爆電機軸承發熱和損毀的原因分析

時間:2020年08月12日 作者:電機技術日參 點擊: 【字體:

     軸承系統是防爆電機非常關鍵的工作系統,當軸承系統出現問題時,軸承會因為發熱而出現過早地磨損、散架等問題。軸承是防爆電機產品定位的重要零部件,與其他零部件關聯,保證了電機產品轉子部分在徑向和軸向的相對位置符合要求。


     當軸承系統出現問題時,前兆性的表象為雜音或發熱,機械性的故障一般先表現為雜音,繼而開始發熱,再后來就會發展為軸承的磨損,具體表象為雜音加大,甚至出現軸承散架、電機抱軸、繞組燒毀等更嚴重的問題。


    導致軸承發熱和損毀的原因為哪些?


     (1)裝配、使用因素。去過軸承制造廠的人都清楚,軸承制造過程控制特別嚴格,特別是好一些的軸承廠家,軸承的關鍵工序在一個非常清潔的環境中進行;而在電機裝配及后期使用和維護環節,有些時候很不盡如人意:如裝配過程中,環境不好對軸承本身的污染,潤滑油(或潤滑脂)中混入雜質(顆粒、其他油類、水等),裝配過程中對軸承的磕碰,軸承裝配過程中非正常的受力等,都會導致軸承在短時間內出現問題。在使用環節,如果將電機置于潮濕或更嚴酷的環境中,軸承可能會生銹,這對于軸承系統也是致使的問題。

    關于軸承系統,還有一個問題是軸承內蓋與軸承外蓋部位的密封,也就是我們所說的密封油槽加工的規范性,加工不規范、或軸承內外蓋的直徑正超差時,也容易出現異物進入軸承導致故障。


     (2)軸承徑向配合不合理導致的問題。對于任何軸承產品,都存在初始游隙和工作游隙,軸承一旦被安裝,特別是防爆電機運行時,軸承的游隙就是工作游隙,只有工作游隙的正常的范圍內,軸承方可正常的工作。在實際中,軸承內圈與軸的配合、軸承外圈與端蓋(或軸承套)軸承室的配合,都直接影響到軸承的工作游隙或相對運行:當軸承處于較緊的夾持狀態時,工作游隙會變小,軸承會發熱;同樣,當配合太松時,又會發生軸承的跑圈問題。當軸承室尺寸正超差時,可能會發生跑外圈問題,即軸承外圈與軸承室發生周向的相對運動,當軸承位直徑負超差時,軸承又出現跑內圈問題,即軸承內圈與軸承位發生周向的相對運動。


     (3)定轉子不同心問題導致的別勁問題。從理論上分析,當防爆電機的定子與轉子同軸時,電機運行時軸承的徑向游隙應該處于比較均勻的狀態,如果定轉子不同心時,相當于兩者的中心線不是重合狀態,而是相交的狀態,以臥式電機為例,轉子將不平行于底腳面,導致兩端的軸承都受到一個徑向和軸向的外力,防爆電機運行時自然會使軸承非正常工作。 


     良好的潤滑是軸承正常運行的必要條件,對于電機產品,要保證軸承系統正常工作,應從軸承、潤滑脂、關聯零部件等多方面入手分析和解決。在前面的話題中,我們談到了裝配過程防護、關聯零部件公差配合、定轉子同軸度不符合要求導致的問題,今天我們重點談潤滑對電機軸承運行情況的影響。


     (4)潤滑脂性能與電機運行工況的匹配關系。電機技術條件中會對電機的標準運行環境進行規定,如環境溫度、海拔高度等,標準電機選擇潤滑脂時會按照該條件進行,但對于特殊環境運行的電機,運行環境可能比較惡劣,如高溫環境、低溫環境等。


     對于特別寒冷的氣候,潤滑脂必須有足夠的耐低溫性能,我個人曾經歷過一批電機,大冷天電機從庫房提出后,手盤電機無法轉動,通電運行有明顯噪聲,運行5分鐘左右電機聲音正常。經核查電機使用的潤滑脂不符合要求。同樣,對于高溫環境運行的電機,比如說空壓機電機,特別是在溫度較高的南方地區,大多數空壓機電機運行環境溫度在40度以上,再加上電機的溫升,軸承系統溫度會很高,普通的潤滑脂會因為溫度過高而降解失效,導致軸承潤滑脂流失,而軸承處于非潤滑狀態,很短時間內軸承發熱損毀,嚴重時導致繞組因電流大、溫度高而燒毀。


     (5)潤滑脂過多導致的軸承發熱。從熱傳導的角度分析,軸承運行過程中也會產生熱量,其熱量會通過關聯零部件散發,當潤滑脂過多時,會堆積在軸承系統內腔,極不利于熱量的散發。特別是對于內腔較大的軸承系統,該問題更為嚴重。我們曾做過一個測試,采用紅外儀測試軸承系統溫度,對于溫度相對較高的點進行檢查,發現軸承外蓋部位潤滑脂積存較多,取走后溫度自然下降。


     這就涉及兩個問題,一個是潤滑脂的填充量問題,另一個非常重要的問題是軸承關聯零部件的設計問題,主要涉及擋油盤和軸承內外蓋。


     (6)軸承系統零部件設計的合理性。不少的電機廠家針對于軸承系統零部件進行了改良設計,除我們上期談過的配合公差外,對于軸承內蓋、軸承外蓋和擋油盤進行了改進,以保證軸承運行過程中適量油脂的循環,保證軸承潤滑的必要需求,又防止了過多油脂填充下的阻熱問題。


     (7)潤滑脂的定期更換。電機運行時,按照使用頻度應進行潤滑脂的更換,更換過程應將原脂進行清理,并更換相同牌號的脂;對于該問題,正常的生產廠家會標出潤滑脂更換的周期和具體的牌號。


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