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Y355—4电动机故障分析及处理

供稿:中国工控网 2003/11/27 14:40:00

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  • 关键词: Y355—4电动机故障分析及处理
  • 摘要:电动机轴承引起噪音现象,通过其轴承带载特性的分析,把电动机的轴承由深沟柱轴承更换为深沟球轴承。

引言
  电动机是企业生产中使用最广泛的动力设备,其可靠性将直接影响生产,尤其消防系统的电动机对于安全生产是至关重要的。电动机的轴承故障在设备运行中占有很大的比例,因而对于轴承的选择、使用和检修的质量是非常重要的。因检修过程无法准确的测量和判断电动机故障原因,造成检修质量和时间长,电动机的故障无法消除,对生产造成很大的影响。下面就检修过程中轴承的选择和配合故障处理进行介绍交流,以提高电动机检修质量,确保生产安全。1、电动机轴承声音异常
  2003年3月7日,消防泵房220KW消防泵(P601/5)电动机运行过程中电动机前轴的声音出现异常,声音尖锐刺耳,尖锐的声音不是由于电磁噪音引起的,同时也不是轴承缺少润滑油轴承干磨的声音,杂音持续周期约2分钟,然后间隙为2分钟,出现的频率如下图:声音异常无法正常的工作。用测振仪(VM—63)测量轴承的幅值振动值为0.018mm,声音异常时高频干扰加速度值为55.2m/s2,有时甚至达到101 m/s2 ,远远超过标准值28 m/s2 。同时运行过程中,电动机的转子出现一阵一阵的声音,电动机的电流波动比较大。



  该电动机为Y355—4,220KW,轴伸端采用深沟柱轴承N322承载,非负荷端采用深沟球轴承N322承载。由于轴伸端采用间隙配合,无法调整轴承的轴向定位尺寸。在检修过程中发现内油盖有稍微的磨损痕迹,但十分的不均匀;并且轴承有两个深沟柱有损伤,测量轴承、端盖和内外挡油小盖的定位尺寸,经测量并计算:B=66.1mm,B1=50.0mm,L1=7.7mm,L2=7.6mm;


L=B—L1—L2—B1=66.1—7.7—7.6—50.1=0.7mm
其中:B——实际装配时电动机的大端盖尺寸
L1——外挡油环小盖到大盖止口
L2——内挡油环小盖到大盖止口
B1——轴承的宽度
L——轴承与端盖间的间隙
经过计算轴承的允许间隙为0.7mm,当电动机的轴承温度达到100摄氏度,轴承的膨胀值约0.9 mm,不能达到电动机正常运行的要求。2、故障分析处理
  经过多次更换深沟柱轴承,电动机的噪声声音不仅没有消失,而且声音的异常周期为4分钟。轴承的异常声音与电动机的金属摩擦声音相差极大,同时又不是电动机的轴电流泄漏状况的声音。根据轴承的特点进行分析:由于电动机原来采用NU型深沟柱轴承,允许电动机轴向的串动;轴承内圈两侧有挡边,外圈无挡边,因此允许一定范围内机轴相对轴承作双相轴承位移,可以承受机轴热膨胀引起的长度变化,适合非定位轴承;同时轴承的间隙相对深沟球轴承来说比较偏大,但轴承的受力为线形,比深沟球轴承点受力好;同时电动机轴承运动时的轨迹不是一个圆形而是一个椭圆,运行时由于深沟柱(或深沟球)和滚道之间存在间隙,运行时受力的不同使得轨道成椭圆形,运行的剖面图如右图:从图中可以知道,电动机运行时,轴承的受力主要是下部受力较大,同时深沟球运动的轨迹为椭圆形。对于深沟柱轴承其受力点为一条直线,在高速运转的过程中,由于轴承的间隙,受力点就不是一条直线,而是形成抛物曲线的轨迹。更换为深沟球轴承后,由于轴承间隙较小,滚珠与滚道的接触受力点始终为一点,并且运行轨迹的裕度小,因此运行的声音平稳,不正常的声音消失了。


  根据轴承运动时的受力分析,带动消防泵运行时主要受轴向方向的力作用,受到径向上的力很少,且拖动的负载为平衡稳定的,不会时刻变化太大。而深沟柱轴承是允许在径向的串动,因此将电动机的前轴承更换为深沟球轴承,轴承的间隙仍就为C3间隙,约0.04mm,可以满足电动机运行的要求;同时根据轴承的膨胀会引起径向的串动,在电动机内挡油环小盖加一块垫片,厚度约0.8mm,克服由于消防泵引起串动和轴承温度高引起窜串动。
  由于滚动体及滚道在微观的状态表面是粗糙不平的,相互接触过程中也一定会发生一定的冲击脉冲,但这种脉冲是高频的,因而使用测振仪测量电动机运行的高频干扰的参数值比标准的大,说明电动机轴承与滚道之间的接触存在一定的问题。深沟柱轴承与滚道的接触较多,因而高频干扰的可能性大,产生的高频干扰就大;而深沟球轴承与滚道的接触是点,产生的高频干扰就小,因而本电动机可以使用深沟球轴承代替深沟柱轴承,解决设备出现的异常现象。
  通过将深沟柱轴承更换为深沟球轴承,电动机运行时轴承的噪音没有再出现;同时电动机的振动平稳,振幅值为0.013mm,高频干扰加速度值为2.8m/ s2,带负荷性能稳定,电动机的电流波动没有较大的波动,电动机运行的声音正常。通过长时间的运行,电动机的运行平稳,各项参数正常,达到更换轴承的效果。3、结论
  电动机轴承的选择对于设备的正常运行是很重要的。在检修过程中认真分析电动机的运行状况,判断产生故障的原因;同时分析设备的性质,通过科学的分析与计算,注意选择质量和间隙好的轴承。对于出现的内外油盖出现损伤的电动机,注意轴承的轴向配合尺寸,进行彻底的检查调整,安装时公差配合好,达到最优的效果。经过长时间的运行,保证了设备的安全运行,在以后的设备检修中起到很好的借鉴作用,同时也可以在其他设备中加以推广。
参考文献:
1.《石油化工厂设备检修手册》,第一分册,中国石化出版社。
2.《电机故障诊断技术》,沈标正编著,机械工业出版社。

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