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浅谈高压电机轴承的使用寿命

发布时间:2012-12-14

 1、引言

随着火电单机组容量的不断增大,在火力发电企业的生产过程中,大型高压电动机的使用越来越多,已经成为电力生产辅机系统主要的动力源,高压电动机在运行中发生故障的几率显著增加,对整个电力生产所带来危害和损失也相当大的,尤其是大、中型高压电动机发生故障,严重时造成机组非正常停运。根据对电机故障全国各火电厂的大概统计,高压电动机轴承损坏或因为轴承损坏而造成的电机故障,占了电动机全部故障的三分之二以上,为此结合某火电厂300MW机组厂用高压电动机几起典型故障,对电动机轴承故障发生的原因及处理方法进行分析,对如何进一步提高检修队伍的检修质量,减少设备检修维护费用,提高设备的安全运行水平起到一定的作用。

 2、同一台大型高压电动机的两次检修过程

某电厂300MW机组的A引风机电机。该电机为上海电机厂生产的YKK560-4型、1250KW高压电动机。该机组投产运行一年多的时间,A引风机电机发生了两次轴承损坏故障,尤其刚投产两个多月,该电机负荷侧轴承损坏,A引风机电机故障跳闸,造成机组非正常停运,给企业带来巨大的经济损失。事故发生后,检修人员对该电动机进行了解体检查,发现电动机轴伸端轴承烧毁,轴承架、滚子磨损严重、脱落,轴承内、外圈局部变为蓝色,电动机轴伸端轴承内、外侧油盖烧损。轴承内套与转子过热烧死在一起,电动机定、转相擦,直接造成定子线棒接地损坏,定子铁芯严重变形。该电动机出厂到损坏期间没有进行过维修,运行时间也不长,还不到对电动机进行加油维护规程要求的时间,一般这种电动机的补充加油周期为2000小时;清洗轴承、更换润滑脂的周期为1年。造成故障的原因可能轴承内部缺油,造成轴承烧毁。运行人员在发现电动机负荷侧轴承有发热现象时,由于经验不足未能引起高度重视,在轴承问题直线上升的情况下,不是及时的紧急停运故障电动机,而是采用观察的不当措施,延长了故障轴承的运行时间,造成事故扩大。

电机重新投入运行后,检修人员制订了高压电动机预防措施。及早发现问题及早解决问题的对策。严格执行制定《电动机轴承加油维护工作条例》,重新明确和强调电动机轴承的补充加油和大修周期。组织检修人员进一步学习电动机维修规程,提高业务技能。强化设备维护的组织管理。该电机运行6个月后进行过一次解体检查,发现风扇侧轴承铜保持架有磨损,随即进行了更换。而负荷侧轴承未发现明显异常,仔细对轴承的滚柱检查发现有各别三个上有细微的小裂纹,轴承间隙符合要求。从运行记录来看无论是温度、振动都很好。由于这种轴承价格昂贵,未更换负荷侧轴承。电动机恢复运行后正常。

A引风机电机在运行4个月后,电机出现了轻微的“咕噜、咕噜、···” 异常声音,就地听是从电机本体靠近负荷侧传出来的。测量电动机前轴承的振动最大45丝,轴承温度正常。对电动机外部进行了全面的检查,异常声音消除不了,不是负荷侧轴承发出的声音。在随后的几周内对电机加强了巡视检查,发现声音逐渐增大,但测量电动机前、后轴承的振动、轴承温度正常。经过多次分析怀疑内部定子线棒护板有松动,申请对电机内部检查,将电机上部风筒调走,人从上部下去检查结果未发现问题。只是将怀疑的护板螺栓进行了紧固。投入运行后异音依然存在,而且有变大的趋势。进一步分析判断可能是电机内轴承间隙变大,一是电动机因轴承内缺乏润滑油形成轴承干磨,二是轴承中滚柱或轴承滚道有磨损,因而使电动机轴承室内发出异常的咕噜、咕噜、···”。应该是轴承的声音,以前有过进口的轴承特别是NU系列的轴承 有时就是会发出吹哨声,通过加润滑油有很大改善。于是对电动机的负荷侧轴承进行加油,并在漏油口堆点油上去,结果声音没有任何变化,只有解体检查负荷侧轴承。解体检查果真是电机负荷侧轴承有问题,上次检修发现的滚柱上头发丝细的小裂纹,发展成滚柱表面脱落,滚道内形成纵向伤痕,其他滚柱也全部损坏,经过更换轴承恢复运行。

 3、大型高压电动机轴承的寿命

滚动轴承的寿命是指轴承的疲劳寿命,即到轴承滚动表面出现疲劳剥落为止的累计工作小时数或运转的总转数,但除正常的疲劳剥落外,还有多种损坏形式,常有磨损、烧伤、润滑脂失效等,损坏的轴承表现为运转不灵活,摩擦力矩和温升急剧增高,振动和发出噪声,甚至出现轴承卡死而不能旋转,要掌握影响轴承使用寿命的主要因素,首先对轴承损坏的几种形式进行分析,找到引起损坏的原因。

1)轴承的接触疲劳剥落

在滚动轴承中由于载荷反复交变作用下,有时冲击负荷大,滚柱(滚子)或内外圈表面由于接触负荷的反复作用,形成裂纹,并继续扩展,直至金属表层产生片状或点坑状剥落,轴承在运转时一旦发生疲劳剥落,其振动和噪声急剧变化,即轴承达到了疲劳寿命,必须更换新轴承了。

2)轴承的磨损

滚动轴承并非纯滚动,滚子与内外圈滚道之间、保持架与滚子,内外圈之间都存在滑动,滑动引起磨损,磨损后滚动表面的表层质量恶化,轴承旋转精度降低,游隙增加,甚至超出允许值,振动、噪声增大,要减小滑动磨损则要提供良好的润滑,在金属滑动表面之间形成油膜,避免金属之间的直接接触,我们尽量改善润滑,使较大磨损的出现滞后于疲劳寿命,轴承在使用一定程度后,磨损是必然要出现的,轴承轻微磨损后然可继续使用,但发现声音、震动、温度异常,就必须更换轴承,保证大型电动机的安全运行。轴承的接触疲劳剥落和磨损是不可避免的,轴承不可能永久使用下去,我们尽力避免高冲击负荷,改善润滑,提高轴承的使用寿命,减小磨损,使轴承的使用寿命最大化。

3)轴承的烧伤

轴承运转时,其中的滑动摩擦的零部件间,若温度急剧升高,润滑脂失效,其表层组织会发生改变,严重时发生粘接、卡死,即为轴承烧伤,烧伤是摩擦热量急剧增加引起的一种瞬时现象,为避免烧伤,主要要改进轴承的设计,减小滑动摩擦,改善润滑冷却条件,保证润滑脂的供给。

4)润滑脂失效

在轴承运转过程中润滑脂本身的性能随着时间是逐渐变化的,由于润滑脂经受反复剪切,润滑脂的结构发生变化,基油逐渐氧化,尘埃、水份等杂质的侵入,基油的蒸发或脂的泄漏等影响,最后,润滑脂失去正常的润滑性能,摩擦温度急剧增加,滚动表面产生烧伤,润滑脂即失效了,它的损坏表现形式也是烧伤,但它是由于脂的逐渐恶化引起的,影响润滑脂寿命的主要因素有工作温度、轴承负荷、润滑脂的成份等及使用的环境,电动机的振动、尘埃、水份。

4 结语

在日常维护过程中,要注意现场的工作温度对润滑脂寿命的影响,环境温度越高,轴承的工作温度则更高。由于润滑脂的成份是由基油稠化剂和添加剂所组成,基油采用矿物油,高粘度的基油适用于高温、高负荷状况,稠化剂选用锂基,适用含水、高湿度场合,添加剂增加了抗氧化防锈功能,轴承在使用中适当补充新脂,提高轴承的使用寿命。同时根据不同大型高压电动机运行状况,确定润滑脂的更换周期。

轴承的使用寿命如能被我们掌握,以便做好定期更换,避免轴承的早期损坏,消灭突发性事故的发生,虽然轴承在运转中的疲劳剥落和磨损是不可避免的,但是通过认真巡视和定期检查,能一定程度上提高轴承的使用寿命。