高壓電動機在各生產(chǎn)系統(tǒng)中擔(dān)負著主要的動力，一旦發(fā)生故障，可嚴重影響到整個生產(chǎn)過程。在發(fā)電系統(tǒng)的高壓電動機，發(fā)生故障可嚴重影響到發(fā)電機組的正常運行。近年來，隨著電機產(chǎn)品的不斷改進和發(fā)展，電機的電氣故障大大減少，但是因軸承損壞而造成電機的故障還有很多。根據(jù)對電機故障的統(tǒng)計，因軸承損壞而造成的電機故障，約占了電機全部故障的70%以上。
一、電動機軸承故障分析：
高壓電動機軸承發(fā)熱損壞故障的主要原因有：1、軸承運行中的維護問題； 2、軸承與潤滑的問題；3、軸承的檢修與安裝問題； 4、電機缺陷或機械對軸承的影響問題；5、軸承的設(shè)計和結(jié)構(gòu)問題。
對于正常運行的電動機，當軸承發(fā)熱嚴重或發(fā)生故障時，一般原因是軸承的維護問題或軸承是否已到了更換的周期，因為軸承的正常維護是保證和提高軸承壽命的一個重要手段。
對于檢修后的電動機，當軸承發(fā)熱嚴重或發(fā)生故障時，一般原因是軸承的拆裝對電機的零部件或新軸承造成了損傷，新軸承的選用不當或潤滑脂的使用問題。
對于運行一個階段的電動機，當軸承發(fā)熱嚴重或發(fā)生故障時，一般原因是因為電機的長期運行，使電機的某些零部件變形、定轉(zhuǎn)子位移、電機的振動以及所拖動的機械對電機的影響等原因，而造成了電機軸承的發(fā)熱和損壞。
對于軸承一直發(fā)熱損壞的電動機，其原因往往是多方面的綜合因素。當排除了以上幾種原因而仍然不能消除軸承的故障，此時應(yīng)考慮該電機在出廠設(shè)計方面是否存在不足。
1、 軸承的選用問題：
早期的高壓電機和現(xiàn)在的部分高壓電機軸承結(jié)構(gòu)是，負側(cè)為“圓柱滾子軸承”，空側(cè)為“向心推力球軸承”。在電機的運行中，因為溫度的變化，轉(zhuǎn)子的長度也在變化，因為空側(cè)的軸承屬定位軸承，所以轉(zhuǎn)子長度的變化即由負側(cè)的“滾子軸承”予以調(diào)整。此種結(jié)構(gòu)如果電機與機械的連接為“彈性聯(lián)軸器”，對電機的影響不大，但如果是“剛性聯(lián)軸器”則很容易造成電機的振動和軸承的發(fā)熱甚至損壞。
部分高壓電機的軸承采用的是“中型滾子軸承”，該軸承的徑向承載能力大大超過計算值，但軸承的允許轉(zhuǎn)速則與電機的實際轉(zhuǎn)速相差很少甚至不夠。例一，Y560-4-1250KW的高壓電機，其結(jié)構(gòu)負側(cè)為雙軸承，外軸承是#N332中型滾子軸承，內(nèi)軸承是#6332深溝球軸承，空側(cè)同樣是#N332軸承。根據(jù)軸承的數(shù)據(jù)規(guī)范，#N332進口軸承的允許轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，而國產(chǎn)軸承僅為1400/轉(zhuǎn)，這既是造成軸承發(fā)熱、損壞的主要原因。另外，負側(cè)雙軸承結(jié)構(gòu)的高壓電機其軸承的運行溫度一般偏高。因為雙軸承結(jié)構(gòu)的端蓋、軸承套等部件的軸向尺寸過大，其零部件加工時的形位公差要求嚴格，如果超差過大，即可使軸承在旋轉(zhuǎn)中承受額外的負載，造成軸承的發(fā)熱和損壞。
部分高壓電機的定位側(cè)軸承采用了“雙列調(diào)心式滾子軸承”，該軸承的優(yōu)點是，可消除電機端蓋、軸承套等部件所產(chǎn)生的形位差，保證轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定，但是該軸承只能承受較輕的軸向負荷。電機靜、轉(zhuǎn)子磁極中心的誤差，轉(zhuǎn)子在熱脹冷縮變化下所造成磁極中心的位移，機械對電機的影響等原因，都可造成電機轉(zhuǎn)子軸向力的產(chǎn)生。在軸向力大于了該軸承所承擔(dān)的范圍，即可造成軸承的損壞。
2、軸承附件的結(jié)構(gòu)問題：
早期高壓電機的軸承附件結(jié)構(gòu)，大部分是采用的軸承套和內(nèi)、外油蓋的結(jié)構(gòu)，無防塵裝置。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是簡單，缺點是密封差，電機內(nèi)、外部的灰塵很容易進入到軸承內(nèi)部，加速了軸承的磨損而損壞。
部分高壓電機軸承結(jié)構(gòu)，在軸承的外側(cè)裝有距軸承間隙很小的擋油盤，這樣看似可使軸承的潤滑脂保持充足，但是也存在著很多缺點：不利于軸承的散熱和潤滑脂的循環(huán)，使軸承在運行中的溫度過高；電機小修時無法對軸承進行檢查，電機大修時無法清洗檢查軸承，只有更換，造成不必要的浪費；因檢修和軸承的更換，容易造成擋油盤的松動，使其在運行中產(chǎn)生異音或從軸上脫出，造成嚴重的故障。
部分高壓電機采用了端蓋、軸承套為一體的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的電機端蓋在加工時要求的形位公差較為嚴格，尤其是雙軸承的結(jié)構(gòu)，其軸向尺寸較大，如果超出了軸承間隙所允許的范圍，即可造成軸承的發(fā)熱和損壞。
目前大部分的高壓電機軸承結(jié)構(gòu)均加裝了軸承的密封裝置，但與某些運行良好的進口電機相比較，還存在軸承油室過小、潤滑脂的排出結(jié)構(gòu)不良、和軸承定位及散熱方面的欠缺。
二、電動機軸承故障處理：
?。ㄒ唬τ谡＿\行的電動機，應(yīng)重點分析軸承的維護問題和軸承的更換周期。
由潤滑脂潤滑的軸承，一般在2000小時左右應(yīng)對軸承進行一次潤滑脂的補充，根據(jù)軸承的大小補充適量的潤滑脂。在電機的小修時，應(yīng)盡可能地打開軸承蓋，更換新的潤滑脂。在潤滑脂的補充或部分更換時，應(yīng)注意用相同牌號的潤滑脂，否則因為化學(xué)的反應(yīng)而使?jié)櫥プ饔?，造成軸承的損壞。
對于檢修后的電動機。在電機的大修時，大部分軸承進行更換。所以在軸承的更換時，應(yīng)注意以下幾點，否則在電機檢修后因為軸承的裝配或零部件的尺寸問題而造成軸承的損壞。
1、舊軸承在拆卸時應(yīng)盡量采用加熱的方法，避免對軸的損壞。
2、舊軸承拆下后，應(yīng)測量、校核該處的軸徑和軸承室內(nèi)孔，并符合電機設(shè)計時的公差。如果軸徑的公差超標，可能造成軸承間隙過小而發(fā)熱或造成軸承在運行中從軸上脫出的故障，如果軸承室內(nèi)孔的公差超標，則可能造成軸承不易安裝或運行中產(chǎn)生異音。
3、測量、校核軸承室的厚度、軸承蓋止口長度尺寸，計算出軸承在軸承室內(nèi)是否保證軸向的穩(wěn)定。尤其是定位側(cè)軸承，軸承良好的軸向定位是保證電機運行穩(wěn)定的一個重要條件，否則可造成電機運行中的振動或異音。
4、新軸承安裝前應(yīng)使用潤滑油或軸承加熱器進行加熱，加熱溫度100℃至105℃時安裝，如不到位時，應(yīng)使用合適的軸套或紫銅棒均勻的敲擊軸承的內(nèi)套到位，注意不能使?jié)L珠和保持器吃力，以免造成軸承的損壞。
5、滾動軸承是精度比較高的，其內(nèi)外圓的直徑尺寸誤差一般在10μm以內(nèi)，硬度在60HRC左右。高壓電機所使用的軸承，保持器的材料一般是鋼和銅的較多，鋼保持器（后置代號F1）的優(yōu)點是耐磨性強，在軸承的溫度過高時不容易產(chǎn)生金屬粉狀。銅保持器（后置代號M）的軸承因材料性能的原因，在旋轉(zhuǎn)中更加穩(wěn)定，并且噪音小。軸承的徑向間隙一般選用稍大于標準間隙（后置代號C3）的軸承。一般電機的軸承與軸是過贏配合，部分電機的軸承與軸承室也為過贏配合，這樣即可使軸承的徑向間隙減小，造成軸承運行中發(fā)熱。所以電機的軸承一般應(yīng)選后置代號為（M / C3）的較為合適。
6、電機使用于不同的環(huán)境應(yīng)用不同的潤滑材料，潤滑油潤滑的軸承和特殊環(huán)境下的電機，一般都有特殊的要求。目前因電機絕緣強度的提高，其電機的運行溫度也提高了很多，這就要求電機軸承所使用的潤滑脂，其允許溫度也應(yīng)提高。尤其是冷卻方式為空側(cè)進風(fēng)負側(cè)出風(fēng)的電機，負側(cè)的溫度就偏高，如果使用了允許溫度過小于的潤滑脂，往往在軸承溫度過高時，潤滑脂碳化而失去作用，造成軸承的嚴重損壞。所以，電機軸承所使用的潤滑脂，一般應(yīng)在-20℃～120℃以上的范圍。
（二）對于運行一個階段的電動機，應(yīng)考慮電機零部件變形、定轉(zhuǎn)子位移、電機振動及所拖動的機械對電機的影響等原因。
1、因零部件的變形而造成尺寸公差、形位公差的超標，即對軸承造成影響；電機靜、轉(zhuǎn)子磁極中心偏差過大，則可造成定位側(cè)軸承發(fā)熱甚至損壞。所以對軸承損壞較多的電機，在解體時應(yīng)首先打開非定位側(cè)，檢查靜、轉(zhuǎn)子的軸向鐵芯位置是否正確，如果誤差過大，應(yīng)修正加工零部件或采用墊片的方式予以調(diào)整。對軸承的主要部件（軸承套）應(yīng)進行尺寸公差和形位公差的測量，必要時應(yīng)進行更換。
2、電機運行中如果振動過大，在電機解體后應(yīng)對轉(zhuǎn)子進行動平衡校驗，保證了轉(zhuǎn)子在運行中的穩(wěn)定，可大大延長軸承的使用壽命。
3、電機所帶動的機械對電機軸承的影響也是一個重要因素。如果電機與機械的聯(lián)軸器為彈性連接，其影響不是太大。但如果是鋼性連接則應(yīng)分析其電機的結(jié)構(gòu)，如果定位側(cè)在空側(cè)，電機轉(zhuǎn)子的熱脹冷縮，可造成電機空側(cè)軸承的軸向負荷過大而損壞。
對于軸承一直發(fā)熱損壞的電動機，則考慮是否應(yīng)對電機的部分結(jié)構(gòu)進行合理的改造。高壓電機的軸承故障因素很多，往往故障的現(xiàn)象相同而主要矛盾是不同的。參照某些進口的而不易發(fā)生軸承故障的高壓電動機結(jié)構(gòu)，根據(jù)其軸承結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)點，對照常發(fā)生軸承故障的電機，找出結(jié)構(gòu)上的不足進行改造。其改造設(shè)計的原則如下：
1、首先根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速、功率與負載，確定軸承的正確選用。在允許的情況下，應(yīng)盡量將負側(cè)改為“深溝球軸承”，空側(cè)可采用與負側(cè)相同軸徑的“輕型滾子軸承”。這樣可使電機轉(zhuǎn)子在冷、熱狀態(tài)的長度變化時，其軸向伸縮位移在空側(cè)，確保電機與機械連接處的定位。
2、盡量加大軸承油室，也就是將軸承外油蓋軸向尺寸盡量加大。改造軸承外油蓋時，可根據(jù)電機軸向的實際尺寸，如果軸向空間允許，一般可將外蓋內(nèi)的軸向空間尺寸加大至軸承外徑的1/4左右為適，這樣可使電機軸承運行溫度下降。在軸承外蓋改造的同時，對潤滑脂的加、放油孔同時進行合理的設(shè)計、改造。
3、如果在軸承的改造中轉(zhuǎn)子需要進行機械加工時，最好在轉(zhuǎn)子軸承檔外側(cè)加工成細螺紋，利用開槽式定位螺母和19齒鎖墊（見右圖）
將軸承進行軸向固定。據(jù)分析，此結(jié)構(gòu)不但可起到軸承良好的定位作用，而且可在軸承的旋轉(zhuǎn)中起到散熱、冷卻的作用，使軸承溫度進一步降低。
4、在軸承蓋改造的同時，應(yīng)盡量在軸承蓋的外側(cè)設(shè)計加裝鋁合金密封蓋。對于IP44以上全封閉式電機，可只對外軸承蓋加裝，對于IP23的電機，應(yīng)該對內(nèi)、外軸承蓋全部加裝密封蓋，確保軸承內(nèi)部的清潔。根據(jù)部分進口高壓電機的結(jié)構(gòu)分析，密封蓋采用“鋁合金梯形槽”的密封效果較好，而且該密封的結(jié)構(gòu)簡單（見右圖），
與軸承蓋組裝為一體，在電動機的檢修時可不必拆卸。另外，該密封蓋的內(nèi)孔與軸可設(shè)計為較小的間隙，如果與軸有微小的磨擦而不至造成故障。
5、根據(jù)外軸承蓋改造所設(shè)計的加、放油孔，制做、安裝潤滑脂排油良好的裝置，保證在電機的運行中對軸承進行加、排油的維護工作。
綜合以上對軸承及附件的改造，對于不同的電機結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)計不同的改造方案。根據(jù)對常發(fā)生軸承故障的高壓電動機改造經(jīng)驗看，所達到以上改造的項目越多，對于軸承故障的處理越好，全部改造的典型結(jié)構(gòu)（見右圖）
。當然，在電機的改造中，要根據(jù)電機的結(jié)構(gòu)、尺寸等實際情況進行。用簡單的改造方案能解決了電機軸承發(fā)熱、損壞的問題，可不必對電機進行大的改造。例某電機軸承發(fā)熱、損壞的主要問題是油室過小而造成，則可只進行軸承外蓋的改造。某電機因軸承擋油盤而造成的軸承發(fā)熱，則只對擋油盤進行改造，以解決主要的問題，達到事半功倍。
總之，電機的種類繁多，故障也是不同的。綜上所述，軸承的選用、附件的結(jié)構(gòu)、軸承的質(zhì)量、潤滑脂的使用、檢修的質(zhì)量、電機的缺陷、維護的問題及機械的影響等，都是造成電機軸承發(fā)熱、損壞的因素。有的電機運行中軸承發(fā)熱嚴重，因不能停機處理，即采用通風(fēng)機降溫、淋水降溫或外表通水降溫措施，這樣看似解決了軸承的發(fā)熱，但是沒有解決軸承發(fā)熱的根本。在發(fā)生了電機軸承故障后，往往進行了軸承的更換或更換了高質(zhì)量的潤滑脂，或?qū)Ρ煌蟿拥臋C械做了一定的工作，或加強了運行中的軸承加油維護次數(shù)等工作后，軸承的故障減少了，為此認為是找到了軸承故障損壞的原因。但是往往有些電機軸承的故障，就像病人得了需要手術(shù)的病相似。使用好的藥物并保證每天的治療，往往可控制病情的發(fā)展。但是，要徹底去掉病根，使病人完全康復(fù)，還是需要進行手術(shù)，去掉病原或者更換器官，這也就是電機軸承改造的目的。根據(jù)多年來處理高壓電機滾動軸承發(fā)熱損壞故障的經(jīng)驗，對于這類軸承一直發(fā)熱損壞的電動機，從根本上改變了電機軸承的結(jié)構(gòu)或軸承附件的結(jié)構(gòu)后，徹底解決了電機軸承的故障，收到了良好的效果。（作者：華能濟南黃臺發(fā)電有限公司電機高級技師 劉興利）
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