引风机电动机轴承烧损故障原因分析

林彤

（浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江 乐清 325609）

引风机电动机轴承烧损故障原因分析

林彤

（浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江 乐清 325609）

某引风机运行过程中发生了电动机轴承烧损故障，分析原因为增装的测温元件未使用绝缘底座，造成轴承通过测温元件保护外套与电动机外壳接地，在转子、机座、前后轴承等部件构成回路，产生轴电流，从而导致电动机轴承烧损。

引风机；电动机轴承；测温元件；绝缘；轴电流；轴电压

在发电机组运行过程中，需要实时测量设备的温度，以实现对主设备及辅助设备的检测、调整、控制及保护的功能，确保机组的连续安全、稳定、经济运行。而测温元件的选型、校验及安装等因素往往直接影响机组正常运行，以下就是一起由于测温元件选型不当而造成的引风机电动机轴承烧损的故障分析。

1 故障设备概况

为配合取消脱硫旁路改造工程，对某600 MW发电机组实施了增压风机拆除、引风机增容项目。增容后的引风机电动机由上海电动机厂生产，相关参数见表1。

表1 引风机电动机参数

该电动机为滑动轴承卧式电动机，前轴承（轴伸端）与轴承座单点接地，后轴承（非轴伸端）不接地。装有定子线圈及轴承测温元件，热电阻采用三线制双支型铂热电阻（分度号Pt100）。轴承振动部件元件采用专用的耐振型热电阻。但前、后轴承各仅有1支测温元件，轴承温度高停引风机保护逻辑仅能配置单点保护。为了满足热控专业防止保护失灵原则的要求，在电动机前、后轴承各新增装1支测温元件，命名为电动机前、后轴承温度2，原测温元件命名为电动机前、后轴承温度1。

2 故障经过

某日16∶06，3B引风机电动机后轴承温度2显示值开始跳变，温度最高至98℃，后又回落。检查3B引风机电动机无异常，且轴承回油温度正常。

16∶46，3B引风机电动机前轴承温度2、后轴承温度2同时跳变。后轴承温度2严重偏离正常运行温度值，最高至282℃；同时发现润滑油系统温度也有一定升高。

16∶55，撤出AGC（自动发电控制），机组负荷从504 MW开始往下减。3B引风机电动机后轴承温度1保持在67℃，前轴承温度1维持在55℃。

17∶00，3B引风机电动机后轴承温度2变坏点，前轴承温度2上升，温度高达243℃。

17∶30，机组负荷减到331 MW，现场检查发现3B引风机电动机后轴承端盖处有火星冒出。打开电动机前轴承温度2和后轴承温度2测温元件，发现2支温度元件均烧断开路，整个元件接线端子处发黑，并有烧焦的味道。

19∶04，3B引风机停止运行，引风机电动机前、后轴承温度1分别上升至108℃与96℃后缓慢下降。

22∶00，更换电动机前、后轴承温度2测温元件后，4支轴承温度元件均在40℃左右。

23∶55，为检查故障原因，重启3B引风机，发现3B引风机电动机前轴承温度1与2均迅速上升，前轴承温度2上升至85℃时，立即手动停运3B引风机。故障历史曲线如图1所示。

第2日01∶50，就地检查发现轴承温度实际升高，将前轴承温度2测温元件拆下，待轴承温度回复至40℃时第2次试启3B引风机，发现电动机前轴承温度1上升过快，至85℃时，手动停运3B引风机。分析原因可能是电动机轴承损坏，安排轴承解体检查。

3 故障处理措施

对3B引风机前轴承进行解体，顶起前轴承侧主轴，将轴承下瓦翻出后发现烧损严重，上瓦有局部烧损，轴颈有明显的电灼痕迹。具体解体情况如图2、图3、图4所示。

图1 3B引风机故障历史曲线

图2 前轴承下瓦

图3 前轴承上瓦

图4 前轴颈

经分析该轴承已无法继续使用，对烧损的轴承进行更换。对新瓦进行修整，同时将前轴颈打磨光滑，直至轴颈与轴承的各个装配间隙均满足要求后，将下瓦放回原位，并将轴复位。对引风机的油系统进行检查，发现油箱及滤网中润滑油中含有大量金属颗粒，于是更换引风机的润滑油，并清洗油箱及油管路。

对3B引风机后轴承进行解体，顶起后轴承侧主轴，将后轴承下瓦翻出后发现起皮较为严重，下瓦、轴颈电灼现象非常明显。解体情况如图5、图6所示。

图5 后轴承下瓦

图6 后轴颈

从后轴承下瓦的检查情况来看，该轴承也已经无法继续使用，需进行更换。对新的后轴承进行修刮，至轴承各个间隙均满足要求后，将轴承装复。同时对后轴承的轴颈进行打磨，将其打磨至符合标准，并对润滑油进行滤油。解体过程中检查发现新增装的电动机前、后轴承温度2测温元件底座为非绝缘材料制作，而原前、后轴承温度1测温元件底座为绝缘材料制作。轴承、轴承座及电动机机壳通过电动机前、后轴承温度2测温元件导通。更换上述2支测温元件，检测轴系与轴承座之间的绝缘合格后，将前轴承绝缘接地线进行连接。

引风机检修装复后，首先试转引风机电动机，各项指标均正常，停电动机进行联轴器的装复。然后，启动引风机，风机进行试转，试转阶段风机各个参数指标正常，轴承最高温度≤57℃，风机故障处理完成，可以正式投运。

4 故障原因分析

图7 轴电流回路构成的通径

通过对3B引风机电动机前、后轴承烧损故障的历史曲线、解体及处理情况分析，可知轴承烧损故障的直接原因为测温元件选型不当，间接原因为轴电流电灼。这与故障过程中后轴承端盖处有火星冒出，前、后轴承2支温度元件烧断开路及转子前、后轴颈明显的电灼痕迹与轴电流伤害现象吻合。

3B引风机电动机采用前轴承与轴承室单点接地，后轴承不接地方式阻止轴电流的产生。由于环绕电动机轴的磁路不平衡，轴的两端感应出轴电压，而后轴承不接地并且绝缘，使得轴电流无法构成回路。

造成电动机磁路不平衡的因素很多，诸如转子运转不同心、定子铁芯扇型冲片叠装接缝不对称、硅钢片磁导取向不同造成磁导率不同、铁心槽和通风孔的存在等因素均会导致磁路不平衡。大型交流异步电动机因各种原因产生的轴电压一般在0.5～2 V，但由于电流回路阻抗很小，导致产生的轴电流很大，对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性。

由于电动机前、后轴承增装的温度测温元件2未使用绝缘底座，造成后轴承通过测温元件金属保护外套与电动机外壳接地，轴电流在轴系、机座、前后轴承等部件构成回路。轴电流回路构成的通径如图7所示。正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不至于产生轴电流。但是，在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过。由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间会产生高温，使轴承局部烧熔。被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，在轴承内表面烧出小凹坑，同时小凹坑又增加了轴承和转子之间的摩擦阻力，从而使轴承的温度迅速升高加快了放电现象，击穿轴承油膜，形成恶性循环，最终导致前、后轴承烧损。由于转轴硬度及机械强度比轴承高，通常表现出来的症状是轴承内表面被压出条状电弧伤痕，这也与本次电动机解体情况相吻合。

5 结语

轴电压是大型异步电动机正常运行过程中由于制造、安装工艺等多种因素造成的，往往无法避免，一旦构成回路形成轴电流后危害性甚大，对电动机轴承具有极大的破坏性。采取加强单侧轴承座与支架的绝缘、装设转轴接地碳刷等有效措施能将轴电流控制在安全范围内，测温元件的安装位置与轴承的金属部分直接接触，所以其选型和安装也是十分重要的环节，如果忽视其对轴电流回路形成产生的影响，将会对机组的安全运行构成很大的潜在威胁，所以熟知电动机防范轴电流措施的原理对于设备检修、维护及运行都是十分有必要的。

[1]GB/T 13002-2008旋转电动机 热保护[S].北京：中国电力出版社，2008.

[2]赵家礼.电动机修理手册[M].北京：机械工业出版社，1992.

[3]朱启东.电机学[M].北京：科学出版社，1982.

（本文编辑：陆 莹）

Cause Analysis On Overburning of Motor Bearings of Induced Draft Fan

LIN Tong
（Zhejiang Zheneng Yueqing Power Generation Co.，Ltd.，Yueqing 325609，China）

Overburning of motor bearing happened in the operation of induced draft fan in a power plant.The reason is concluded by analysis that the added temperature measurer does not use insulating material，resulting bearing earthing though protective sleeve of temperature measurer and motor casing.Therefore，a return circuit among rotor，the frame and the front and back bearings is formed and shaft current is produced，leading to overburning of motor bearings.

induced draft fan；motor bearing；temperature measurer；insulation；shaft current；shaft voltage

TK268

B

1007-1881（2015）05-0042-03

2015-03-06

林 彤（1974），男，工程师，从事发电厂设备管理工作。