浅谈主排电机轴承故障的产生、检测及排除

摘 要：本文从预防和分析诊断的基础出发，及时发现主排电机轴承故障并采取有效措施，解决了设备运行中的异常问题，并通过自动加脂器的应用和振动分析和判断，提出了主排电机维修方面的一些基本思路和方法，为解决设备故障积累了一定依据，对设备的日常维护起到了指导作用，有效解决了轴承引发的设备故障。

关键词：主排电机 轴承 加脂器 状态检测

中图分类号：TM307 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0028-02

我公司电解槽烟气净化系统自2005年4月150、120、350 kA电解系列改造、扩建投产后，设备数量大幅增加，尤其是净化车间主排电机电机增数较多，250 kW以上电机达40余台。随着设备投运时间的增加，维修经验不足和监测手段不完善，致使电机故障频繁。据统计自投产以来，由于电机轴承引起的故障十几次，并直接烧损电机一台，更换轴承40多盘，直接经济损失20余万元，给电解生产和烟气净化工作带来巨大损失。滚动轴承作为主排电机的重要部件，它除了承受转子的径向和轴向载荷外，还要求其具有摩擦阻力小，使用寿命长，在高速下运行稳定等性能。轴承一旦发生故障电机需停机检修，无形中给电解生产和净化系统造成了很大影响，同时增加了维修成本和工作量，而且对它的抢修工作也是十分艰苦的，往往是需采用解体电机确认轴承故障。因此预防和减少电机轴承故障发生，保证电机正常运行是本文论述的重点。

1 轴承的故障

轴承的严重损坏往往不是单一的原因引起的，而是在几个方面综合作用下，在恶劣的运行条件下产生恶性循环，导致轴承严重烧损，因此在故障发生后，往往很难准确的判断是由何种原因所致，也就给我们制定相关的措施带来一定的困难，为讨论方便，先从几个方面进行分析诊断轴承发生故障的原因。

（1）当轴承运用一段时间后，轴承内圈、滚动体、保持架、外圈、滚道等产生一定的缺陷、伤痕，造成轴承的润滑不良，引起轴承的发热，长时间发热，会导致：①轴承润滑的稀释。②加速材质的疲劳，硬度下降。由于以上原因，进而一步步形成恶性循环，加速过热而使轴承烧损。严重的轴承内圈位移，滚动体失圆，冲撞生热，最终熔接在一起，造成严重的设备事故。

（2）对电机轴承保养胡重要性，特别是给轴承定期、适量的加油能保证轴承油良好的润滑作用，缺油和加油过多也都很容易造成轴承故障，油加少了容易造成轴承润滑不良而发热，加多了也容易造成搅拌过热，油脂熔化后易甩进电机腔体，造成漆包线绝缘层的过热破损，甚至烧损电机。我们一般选用3#锂基脂或高级锂基脂，最近我们实验选用AIG615EN通用磺基聚合脂和配套型号为AIG-250 mL的数马泵送自动加脂器后，不但解决了电机轴承给油要适当、适量、定期、定时的问题，而且解决了因润滑脂散热性不好引发的油质进入电机腔体的故障。

（3）轴承的使用时间过长，超过轴承的使用寿命而容易造成材质的疲劳，加上强烈的冲击作用而使材质变形，使得滚子、滚道而产生剥离、碾片，从而改造成润滑不良和振动加大。

（4）轴承内圈与轴的配合间隙过盈量不符，也很容易造成轴承故障，过盈量大，很容易造成轴承内圈因过大的张应力而崩裂，过盈量小，也很容易造成轴承内圈“迟缓”。

2 轴承故障的状态检测

目前我们采用检测轴承故障的手段大致有测量温度、噪音及振动参数的采集分析。利用测量温度，噪声的方法比较简单，缺乏有效的预防作用，一旦在运行中轴承温度过高和噪音很大，一般都会判断为轴承已达到比较严重的损坏程度。但利用对电机轴承振动参数测量及分析的方法，是比较方便简单的，比较适合在电机维修中推广使用，是一种既简单又实用的检测方法。

2.1 测量仪器的选择

检测仪器是检测工作的必备工具，工欲善其事，必先利其器。如果检测仪器配置不当将直接影响检测工作的开展。因此，在配置仪器方面必须考虑设备的实际情况、仪器的精度等级、设备检测方法等具体情况，来选择所需的仪器。从功能的差别上可以分为便携式振动检测仪、振动信号分析仪数据采集器（有的兼有信号分析功能），以及振动分析专家系统。考虑到电机安装分散、性能、价格等因素我们选择了振动检测仪（HY-105）来作为主排电机的检测仪器。

2.2 测量参数的选择

任何设备检测过程都离不开对设备的测试过程，选择什么样的测试方法用什么样的形式或物理量（即测试参数）来反映设备状态，差距很大，选择的测试参数正确，得到的测试结果就能反映出设备真实的运行状态，及时的把握设备质量发展趋势；反之测量参数选择得不正确，得到的数据就不能反映设备的真实状态，就会对设备质量的发展趋势做出错误判断，产生错误的预测预报，给设备维修工作带来损失。电机振动的测量参数包括振动的运动参数（位移、速度、加速度）。

测量参数的物理意义。

（1）位移：即振动相邻的正负两个方向间的最大振动距离。常用于机器零件部件的间隙要求比较严格的场合。

（2）速度：又称振动裂度，是评价机器振动强度的常用参数，它定义为振动速度的均方根，直接反映振动的能量。

（3）加速度：定义为振动偏移零位的最大数值。

2.3 测试点的选择

在选择测试点时应根据电机的其运动特点，科学地选择那些反映电机运行状态的测点位置，以便对电机振动状态作出全面描述。如只测一点，往往是片面的，不能正确反映电机的总体情况。通常应环绕电机外部，在一些有代表性的分散的点上，测量相互垂直的三个方向上的振动量。根据上述原则我们针对电机等设备确定的测试点共4个部位，3个测量方向：水平、垂直、轴向，共12个检测点。

2.4 状态判定标准

要判定电机运行状态，关键就是相应的状态判定标准及其选取、建立、使用问题。电机的振动具有加速度、速度、位移三个描述参量。则基于振动的设备运行状态判定标准相应可分为加速度标准、速度标准、位移标准三大类。我们在参考绝对标准的基础上根据长期测量数据和积累的经验建立了适合主排电机诊断的相对判定标准。这样，即达到电机诊断的目的又保证设备高效、安全和经济运行。判定标准如表1。

最简单的方法是频率分析。故障滚动轴承频率有一明显的特点，当发生表面损伤，疲劳剥离、局部磨损、腐蚀等时，轴承及滚动体旋转就会轮番碾压产生冲击，这种故障冲击引起的振动波在材料尚未发生形变之前或发生变形后向外发射，形成及其丰富的频谱，往往在低频和高频都有表现。分析的频率范围一般为F=1000～20000 Hz，在此范围内只要速度不超过6.3 mm/s、位移小于0.063 mm轴承都为正常，若超过以上数据则说明轴承发生故障。

3 故障排除应注意的几个要点

3.1 润滑脂的选择

正确选用润滑脂，否则会造成轴承发热、振动和产生噪音，一般选用3号锂基脂（25 ℃时，针入度：220～250；180滴点/℃：）或高级锂基脂（25 ℃时，针入度：175～205；185滴点/℃：）。

3.2 润滑脂的加入量

4 经济效益和社会效益分析

自2010年利用振动分析仪定期或不定期监测电机运行状态以来，主排电机因轴承引发的故障大大降低，电机运行率达到98%以上，没有发生因轴承故障引起的电机紧急停机问题，电机轴承使用寿命延长两倍（12个月以上）以上，仅轴承一项就节约成本数万元。同时主排电机的正常运行，既稳定了电解生产又保证了净化烟气的有效回收，提高了电解含氟烟气的净化效率，也提高了电解厂房及周围环境质量，为员工的身心健康提供了保障，产生了十分显著的社会效益。

5 结语

本文所述的电机滚动轴承振动检测方法，在我公司三个电解系列净化主排电机中得到了广泛的推广和利用，电机滚动轴承振动检测方法不仅提高了设备的技术管理水平，而且能够及时发现和解决电机轴承问题，减少了设备故障，延长了设备的使用寿命，提高了设备的运行效率，降低了维修费用，减少了劳动强度，为生产秩序的稳定提供了可靠保障。随着设备状态检测在各类设备上的广泛应用，以及维修经验的不断积累，利用仪器对电机运行状态进行定量检测、诊断和排除已成为设备维修管理中不可或缺的手段。

参考文献

[1]陈进法，裴战朝.设备故障诊断技术及应用[J].中国运载火箭研究员，2003.

[2]崔保，赵炜.设备状态检测与与之维修策略[M].甘肃科学技术出版社，2006.