高压电机轴承温度过高及振动异常的处理

姜烈伟

(广东省韶关市韶关发电厂，广东 韶关 512132)

高压电机轴承温度过高及振动异常的处理

姜烈伟

(广东省韶关市韶关发电厂，广东 韶关 512132)

针对YKK6301-4型高压电机轴承温度过高及振动异常现象，通过对风机解体检查以及运行参数分析判断，确定电机轴承温度过高及振动异常原因为联轴器配合不良、轴承保持架外圈与轴承外圈间隙过小，提出了解决方案。通过方案实施证明了方案的有效性，满足了机组的负荷需求，保证了锅炉的安全运行。

高压电机；轴承温度高；轴承振动；联轴器

0 引言

目前，火力发电厂许多大容量高压电机的轴承已由原来的滑动轴承改为滚动轴承，这是因为滚动轴承的摩擦系数小，并具有传动效率高、使用和维护方便、价格低廉等优点。但是，滚动轴承的运行温度和振动却不如滑动轴承稳定。实际应用中，滚动轴承的运行温度和振动异常成为影响电机正常运行的最主要因素。

下面以某煤矸石电厂12 MW机组锅炉配置的一次风机的高压电机为研究对象，针对电机轴承温度高以及振动大的异常问题，通过对设备的检查和运行参数分析，找到了故障原因，提出了具体的解决方案。方案实施后，设备经过1年多的运行，轴承的运行温度和振动均未见异常，这为机组的稳定运行提供了有力的保障，也为同类型高压电机异常问题处理提供了参考。

1 设备简介

该电厂1台12 MW机组锅炉配置1台一次风机。与该风机配套的电机由湖南长沙电机厂生产，型号为YKK6301-4，具体参数为：额定功率1 800 kW；额定电压6 000 V；额定电流200 A；额定转速1 489 r/min；F级绝缘。电机轴承采用滚动轴承，轴伸端轴承型号为NU2238EC和NU6238EC，非轴伸端轴承型号为NU2238EC，都是由德国SKF公司生产的。轴承润滑脂使用3号锂基脂。

2 异常现象

该电机自2013年投入运行以来，轴承温度一直处于异常状态，轴承温度在70—80 ℃范围波动(轴承温度≥85 ℃时联跳一次风机)；电机振动最大时达到60 μm(振动值≥65 μm时联跳一次风机)。由于该电机轴承温度过高及振动异常，经常造成机组被迫减负荷运行。2014年发生了因轴承温度超限联跳一次风机，并造成炉膛MFT(Main Fuel Trip，主燃料跳闸)保护动作的后果，严重威胁机组的安全运行。而机组在正常运行时，由于是单台一次风机，不允许停运，因此只能采用风扇和压缩空气对轴承端盖表面进行吹风冷却以及在运行中补充少量的润滑油脂的临时措施，但效果不是很明显，没能从根本上解决问题。

2015年2月，利用机组临修机会对其进行检查，发现电机轴承严重磨损，润滑脂变黑，并且掺杂着许多铜粉。更换了同型号的轴承后，经过半个多月的运行，轴承温度及电机振动再次出现异常，而且情况更加严重，轴承温度最高升到91 ℃；电机轴承振动也加剧，测得轴向振幅高达390 μm，垂直振幅160 μm，水平振幅180 μm，已严重超标；同时测得电机定子绕组及铁心温度为52 ℃，因此只能停机维修。

3 异常原因分析

一次风机停运后，拆开电机与负载的联轴器对轮，使电机进行空载运转。电机试运转1 h，振动异常现象消失，测得振幅最大值16 μm，轴承最高温度为64 ℃，空载电流为46 A。由此可以判断电机空载试转正常，这表明电机的振动并非来自电机本身。

对电机进行解体检查，发现轴伸端轴承保持架外边缘与轴承外圈内边磨损严重，磨损量达1.5 mm；润滑油脂变黑并掺杂许多铜粉；轴承盖、轴套以及轴颈没有磨损和变色。用电机清洗剂洗净后测量，轴套及轴颈与轴承配合公差合格。检查电机定、转子铁心完好，无磨损痕迹，转子、风叶平衡块无松动、脱落现象。

电机运行中轴承温度过高及振动异常的原因有很多，包括电机本身电磁和机械以及负载机械等方面的问题，都会对电机轴承的温度及振动产生影响。轴承温度过高最常见的原因有：

(1) 油脂过多或缺油；

(2) 轴颈与轴承配合过松；

(3) 轴承与轴套配合过松；

(4) 润滑油有杂质；

(5) 润滑油脂牌号不合适；

(6) 电机振动过大或轴承损坏等。

电机振动异常最常见的原因有：

(1) 电机与负荷设备中心不准；

(2) 电机基础与电机发生共振；

(3) 电机转子轴弯曲；

(4) 转子平衡块脱落；

(5) 转子铁心松动；

(6) 定、转子气隙偏差过大；

(7) 定、转子相磨；

(8) 轴承损坏或间隙过大；

(9) 电机安装不紧固或装配不良以及负载振动过大等。

通过对电机的检查以及在电机空载试转过程中轴承振动及温度、电机三相电流均正常等情况分析，可以排除轴承温度过高及振动异常是由电机电磁或电机轴承与轴承油封盖、轴套、轴颈的装配不当所引起的。

经现场检查，发现风机的轴承、转子以及风叶没有明显的磨损或损坏痕迹，但发现联轴器的2个对轮有磨损，如图1所示；用来连接2个对轮的蛇形弹簧片也有磨损痕迹，其中部分蛇形弹簧片以及对轮保持罩均发现有明显的裂纹。因此，综合分析确定电机轴承温度过高及振动异常原因为：轴承的对轮及蛇形弹簧片磨损造成装配不紧密。而电机承轴温度过高，一方面是由振动引起的，另一方面是由于轴承的型号选择不当引起的。

图1 联轴器的对轮磨损

综上，可以得出如下结论。

(1) 电机配装的轴承型号为NU2238EC，在更换原同型号新轴承时，测得总间隙为80 μm，轴承的间隙过小；而测得轴承保持架外圈与轴承外圈的总间隙为20 μm，间隙也过小。当电机带负荷，特别是带较大负荷运行时，轴承受力加大，振动比空载时大，轴承的摩擦力大幅度增大。由于轴承的间隙过小，容易造成轴承温度过高，特别是轴承保持架外圈与轴承外圈的间隙过小，更容易相互摩擦，造成轴承发热。

(2) 电机与风机采用蛇簧联轴器接连。电机经过1年多的运行，联轴器的2个对齿轮以及连接齿轮的蛇形弹簧片的磨损越来越严重，使得2个对齿轮受力不均，联轴器配合不良，造成电机振动过大，轴承温度升高。从电机轴承振动的情况看，轴向振幅达390 μm，超标最严重，可以说明振动的原因是联轴器配合不良。

4 异常解决方案

经以上分析，对一次风机的电机作了如下处理。

(1) 电机轴伸端和非轴伸端的主受力轴承都改用NU2238C3型轴承。选用C3类型轴承是因为其轴承保持架外圈与轴承外圈的间隙大于2 mm，轴承总间隙在120—180 μm。大游隙的轴承更适合在大功率、高转速的高压电机上使用。轴承润滑油脂仍采用3号锂基脂。

(2) 联轴器的2对齿轮因磨损严重，按原尺寸进行填焊加工，更换蛇形弹簧片以及对轮保护罩。

经过上述方法处理后，电机运行至今已1年多，没有再发生轴承异常发热和振动超标的情况。这使得机组的健康运行得到有力保证，避免了由于轴承温度过高及振动异常导致机组降负荷或非计划停运，极大提高了机组的运行安全性。

5 结束语

大功率高压电机在运行中出现轴承温度过高及振动异常是普遍存在的现象，其原因是多方面的。在分析及处理此类异常时，往往容易忽略选择的轴承型号是否合适，特别是蛇形弹簧片连接的联轴器的配合是否良好等问题，这将导致在实际分析及处理问题时出现偏差。因此，必须根据温度及振动异常特征、轴承型号性能及联轴器连接方式等作全面分析。同时，在很大程度上，电机良好的装配和日常定期维护也是电机正常运行的保证。为此，总结出以下几点加强日常维护管理的措施。

(1) 尽量保证电机运行时通风良好，定期吹扫电机冷却器的通风道。

(2) 定期(根据不同电机来确定周期，一般为15天)给电机轴承补充润滑油脂。补充润滑油脂时，要确保油脂不受粉尘、杂质污染。加油脂时，将油脂抹在手心，用另一只手的手指按压油脂，感觉无颗粒异物后再将油脂加入轴承内，或通过加油枪加入轴承内。每次补充的润滑油脂不宜太多，约占轴承总油脂量的20 %即可。在电机运行中加油脂时，要在轴承温度正常时进行，并且将要加油脂的总量分2次来加，先加一半，过15 min后轴承温度不升高再加另一半。

(3) 夏季环境温度较高时，轴承温度也会升高，此时可用冷风机或风扇对电机轴承盖表面进行吹风冷却。

(4) 定期巡视电机的运行情况，测量电机轴承的振动和温度，用听针听电机和轴承有无异响。

(5) 电机运行时，可拆下轴承油封盖检查润滑油脂是否变色或变质，轴承是否磨损，如有，应及时检查处理。

(6) 电机停运时，应检查联轴器的对轮及蛇形弹簧片是否有磨损，并加润滑油脂，确保联轴器的配合良好且紧固。蛇形弹簧片应定期更换，如半年或1年。

(7) 做好必要的设备跟踪记录，以备数据分析、判断故障时使用。

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2 胡晓峰．大型立式水泵推力轴承磨损润滑分析与对策[J].  中国电力，2004，37(11)：53-56.

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2016-05-27；

2016-11-01。

姜烈伟(1979—)，男，高级工程师，主要从事火电机组热工控制及优化工作，email：108893063@qq.com。