基于高压电动机受轴电流影响损坏轴承的原因及解决办法的分析

唐海锋

摘 要：针对某公司送风机轴电流过大对轴承损坏频繁问题进行了分析，并对如何减少此轴电流进行了阐述，提出了措施和可行方案，通过送风机电机加装转子接地装置减少电机轴电流损坏轴承的故障率，减少了设备风险，提高了可靠性。

关键词：轴电流；接地碳刷；轴承损坏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.186

0 引言

近年来某公司送风机高压电动机因轴电流造成轴承损坏的故障频繁，检修工作量加剧，如何消除高压电机轴电流，减少轴承损坏的频率，提高设备可靠性和供电质量是我们必须面对和解决的问题。

1 轴电流的定义及危害

轴电压是指转轴与轴承座之间或者电动机轴两端之间所产生的电压。如果电机主轴两端轴承之间绝缘缺失或绝缘不佳，轴电压就会通过电机两端的轴承支架形成电流回路，这个电流一般称之为轴电流。

轴电流的主要危害体现在轴瓦和轴颈之间产生小电弧侵蚀，造成油膜破坏，进而使轴承温度升高造成润滑油碳化变质等；如果轴电流超过一定数值，就可能损坏电动机转轴轴颈的轴瓦和滑动表面，在电动机运行过程中电动机两轴承端或转轴与轴承间如果存在轴电流，将会造成电动机轴承的使用寿命极大的缩短，严重时甚至仅能运行几小时。

2 轴电压产生的原因

交流异步电动机在正弦交变的电压下运行时，转子处于正弦交变磁场之中。由于电动机硅钢片、定转子风扇冲片等叠装因素，加之通风孔、铁芯槽等的存在，容易形成不平衡的磁阻。当电动机的定子铁芯圆周方向上的磁阻产生不平衡时，就会产生与轴相交链的交变磁通，并且产生交变电势。当电动机转动及磁极旋转时，通过各磁极的磁通必然发生变化，在轴的两端相应的感应出轴电压，产生轴相交链的磁通。随着磁极的不断旋转，与轴相交链的磁通交替变化，轴电压便延轴向产生，在与轴两侧的轴承形成闭合回路后就产生了1-2V的轴电流；另外一种情况是在电动机运行现场，由于存在高压设备的强电场作用，在转轴的两端因为感应产生轴电压；还有一种情况是电动机在运行过程中，负载方面的流体与旋转体运行摩擦進而导致旋转体上产生静电荷，电荷不断积累便产生了轴电压。但这种情况产生的轴电压和由磁交变所产生的周电压在原理上有所不同。静电荷产生的轴电压呈现出一定的间歇性，并且其大小与运转状态、流体的状态不同而呈现为非周期性的，如测温元件绝缘破损、静电荷的积累等因素都有可能形成轴电压。轴电压建立起来后，一旦在转轴及壳体、机座之间形成通路就必然产生了轴电流。

3 送风机轴电流发现过程

3.1 第一次检修

2014年12月21日，某公司#1炉A送风机电机运行中电机非驱动端轴承温度出现异常，至1月1日，温度达到60℃，电机运行声音开始出现异常，1月3日电机运行过程中声音表现为异常尖叫，振动明显加大，紧急停运后进行第1次抢修，解体后电机两端轴承外圈发现弹道呈现轴向阶梯深沟槽痕迹，非负荷端轴承弹道痕迹相对其它痕迹更为明显。分析认为是轴承自身原因引起，更换驱动端NU228和非驱动端6326轴承后投入运行。

3.2 第二次检修

2015年2月6日，送风机电机振动、声音、温度均出现异常，紧急停运后进行第2次抢修，解体后发现轴承受损现象与12月21日情况相同，用手触摸可感觉到很明显深沟槽痕迹，轴承的下半部位有深沟状痕迹。深入分析后判断为装配原因或轴电流引起，为防范轴电流损坏在电机非负荷端轴承处绝缘处理，在轴套与大端盖间加了一层约1mm厚的绝缘膜垫片，并对轴承套的固定螺栓加绝缘套管及绝缘垫片。

3.3 第三次检修

2015年3月9日，#1炉A送风机电机再次出现震动过大，声音异常，工作人员立即组织第三次检修，发现后侧轴承仍然存在轴电流电蚀灼伤。确定更换的绝缘垫，绝缘套管未能彻底解决轴电流问题，于是决定采取在送风机电机后侧加装自制接地碳刷的解决方案。

4 接地碳刷装置原理

4.1 结构原理

电动机转子接地装置是一端连接到接地扁铁上，另一端连接在电动机的转子上，目的在于防止高的静电电荷在电动机转子上产生积聚的接地装置。

接地碳刷装置还采用了安装在支架上的电刷。电刷采用螺钉固定在高压电动机端部的挡油环上。电刷保持与电动机转子可靠接触，将电动机转子上积聚的静电电荷通过电刷座及时导入大地。

4.2 维护与保养

因为接地装置带有相对小的电流，同时长期运行过程中电刷表面趋于光滑，因此会产生一定电阻，电刷的效率随之下降。因此，在运行过程中应每周对转子碳刷进行一次检查，如发现有电压建立时应该用砂纸轻轻地打磨，以保证接触良好。

5 方案成果

在加装了自制绝缘接地装置后近两年，某公司送风机电机运行状态良好，振动，温度保持正常，高压电机两端轴承再无出现因轴电流而引起的沟槽痕迹异常。除正常大小修外无异常出现，减小了维护工作量，节约了检修成本，同时此方案为类似问题提供了参考的解决方案，有力的保障了机组的安全稳定运行。

参考文献：

[1]高志强，郝晓光，杨子林，赵洋.汽轮发电机轴电压分析及一例故障处理[J].河北电力技术，2004，06（23）.

[2]李发海，朱东起主编.电机学（第四版）[M].

[3]杨冠成主编.电力系统自动装置原理（第四版）[M].中国电力出版社.