高速电机抱轴原因分析和解决方法

摘 要：分析高速电机抱轴的原因，提出正确的解决方法，取得良好效果。

关键词：高速电机；抱轴；解决方法

1.问题背景

化工集团醋酸分公司隶属于中石油大庆油田有限责任公司，成立于2006年12月，现有在册职工412人，固定资产15.02亿元。主要以甲醇、一氧化碳为原料，采用低压液相羰基合成工艺，生产20万吨/年优质醋酸。共有设备608台，动设备就有220台，其中两极高速电机占75%以上，主要分布于装置的各关键工序，自2007年开工投产以来，两极高速电机故障频出。其中尤其以位于造气车间脱硫脱碳工序的贫液泵P1504电机最为典型（2台国产YB450S3-2型防爆高压电机，功率400kW，电压6000V，转速2985r/min），先后两次发生抱轴事故，严重制约和影响装置的安全稳定长周期运行。

2.问题分析

紧急停机后发现电动机盘不动车，电机轴已抱死。引起电机抱轴事故的原因很多，主要分为内部原因和外部原因。电机的内部原因有：轴承质量不好；润滑脂质量不好；润滑脂加入量不合适；检修工艺不当；电机运行时振动超标；转子上有轴电压。电机外部原因主要有：非户外型电机户外安装或用水冲洗电机；电机安装基础不牢固；电机周围环境温度过高。经解体检查发现，轴承润滑脂烧尽，轴承保持架损坏变形，滚子和滑道过热发蓝，轴承座防爆曲路与轴结合处烧结抱死。经分析问题出在以下两方面：

2.1.该电机轴承选用SKF钢制保持架，相对于黄铜保持架，其极限转速有所降低，在同等运行条件下更容易失效损坏。

据轴承有关资料表明，一般情况下，在同种保持架，同种润滑条件下，随着轴承型号的增大，其极限转速相应减小。对于极限转速与电机转速接近的轴承，最好不用。2P高压电机的转速一般为2970～2990r/min，因受两极高压电机轴伸直径的限制与润滑条件，轴承只能在NU216—219（柱）与6216～6219、6316～6318（球）中选取。对于6216～6219、6316～6319球轴承，各种保持架的轴承都有较高的极限转速（≥3400r/min）；而NU216、NU217柱轴承，各种保持架也都有较高的极限转速，可以任意选择；而NU218～NU219情况却不同，例如NSK轴承以黄铜保持架作为标准保持架（后缀M），NU218M、NU219M分别为4000r/min与3800r/min，而钢保持架（无后缀或后缀为w）轴承，NU218（W）、NU219（w）分别对应为3200r/min和3040r/min；SKF较少供应黄铜保持架轴承，其钢保持架轴承因设计时适当提高了承载力，故SKF轴承与NSK同型号轴承相比，其极限转速便有所降低。因此对SKF钢保持架的NU218、NU219轴承，对两极高压电机不宜选择。

2.2.该电机选用的是国产3号锂基脂，在品质和数量上可能存在问题。有关资料表明，同等工况下，进口美孚润滑脂冷却润滑作用明显优于国产润滑脂。

电机在建立油膜运行一段时间后，润滑油粘度会下降，再加上负载或配合的不良影响，轴承磨损加剧。轴承的磨损又加速了配合面的磨损，形成恶性循环，很快造成轴承失效。两极高压电机规定，每运行2000h应加润滑脂10～20g，注入新润滑脂后，轴承建立新的油膜，从而延长轴承的使用寿命。规程规定高压电机因轴承较大，应使用粘度较大的3号润滑脂，不同牌号的润滑脂不能混用。

2.3.轴承配合状况不佳

轴承配合的状态是否正确，也直接影响到轴承的温度、振动、窜动，从而影响轴承的寿命。各个不同厂家、不同机型有可能采用不同的配合制度，再加上加工的误差，因此不同的电机其轴颈和轴承室的极限公差就不一样。在检修电机时，应该检查电机轴颈和轴承室的实际尺寸，从而为选用合适的轴承提供依据。针对不同的配合，要选取不同游隙组的轴承，而并非是有些人认为选用C3游隙组的轴承最好。如轴承内外圆为m5/Js6配合的情形，采用普通游隙轴承，轴承温度大部分偏高，此时采用c3游隙组轴承温度可以得到控制；对于m5/H7配合的情形，采用普通游隙组轴承，轴承温度多能得到有效控制；对于采用较多的k6/H7的配合，当轴加工走下差时，若轴承内径走上差或接近上差，极有可能出现跑内圈的情形，此时对于定位球轴承，无论普通游隙还是c3游隙都不利于窜轴的控制，而用过松的配合对 轴承温度降低也没好处。

3.解决措施

3.1.将该电机使用钢制保持架轴承更换为带铜保持架轴承。并对在用钢制保持架轴承的电机，加强巡检和维护管理，逐步更换成铜制保持架轴承。

3.2.将该电机所用的国产三号锂基脂更换为进口美孚润滑脂。

3.3.加强设备备件物资采购环节的审查关，并严把进厂质量关，坚决杜绝不符合标准的设备物资进厂。

3.4.严格执行电机加油制度，运行1个月加油 1次，并将原来由操作人员进行设备润滑的管理模式改为由设备技术员负责对主要设备加注润滑脂。

3.5.提升装备技术水平，在电气专业人员配备测温仪测振仪的基础上，重要岗位也配备测温测振仪，做好事故的早预防早发现。

3.6.加强此类电机的巡检频次，由原来的每两小时一次改为每小时一次，并进行温度、振动数据采集。

4.启示经验教训

经过以上6项措施的实施，该电机在以后的运行中在未发生过抱轴事故，同时我们吸取教训，总结经验。在装置停车和检修期间，对存在类似问题其它高速电机按照此五项措施逐步进行了整改，目前分公司所有高速电机工况良好，全部处于完好备用状态。

造成电机“抱轴”故障的原因是多方面的。解决“抱轴”问题，需要从电机结构、工艺方面、加工手段及使用维护等方面入手改进解决。另外，采用科学的手段，推广应用设备状态监测、开展电机轴承运行状态的预测预报工作。做到及时发现，及时检查，及时处理，从而减少电机“抱轴”的故障率。

参考文献：

[1]黄仕年.《化工机器》.化学工业出版社.1984

[2]宋昌才.《电机轴承使用手册》.化学工业出版社.2009-5-1.

作者简介：杨建昌（1980.10-）男，陕西西安，工程师，研究生在读，从事设备管理工作10年。