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防爆電機(jī)的抱軸故障分析及維修


內(nèi)容提要:本文簡單分析了防爆電機(jī)“抱軸”故障的各種情況,提出了解決的方法。隨著石油、化工行業(yè)的不斷發(fā)展,國內(nèi)石油深加工產(chǎn)品不斷開發(fā),我公司煉油生產(chǎn)裝置不斷增加,煉油已達(dá)1600萬噸/年加工能力。然而,所需配套電機(jī)的種類、規(guī)格、數(shù)量猛增,致使防爆電機(jī)(隔爆型、增安型)的數(shù)量越來越多。由于防爆電機(jī)大量的增多,電機(jī)“抱軸”故障也有所增多,電機(jī)“抱軸”是電機(jī)維修中較為常見的問題之一。本文根據(jù)維修中的點(diǎn)滴體會從電機(jī)結(jié)構(gòu)、電機(jī)裝配、軸承質(zhì)量和使用維護(hù)等方面提出自己粗淺的看法。

1、隔爆型電機(jī)的軸貫通結(jié)構(gòu)

中型隔爆型電機(jī)軸貫通部分較普通電機(jī)復(fù)雜。為滿足防爆性能要求而設(shè)置的曲路環(huán)、迷宮環(huán),有較長的隔爆接合面、且隔爆間隙?。ǚ辣g隙W≤0.3),不利于散熱。從維修過的JB0630電機(jī),由于該結(jié)構(gòu)軸承套、內(nèi)蓋、曲路環(huán)、迷宮環(huán)及相應(yīng)配合要求有較高的垂直度、平行度和同心度等形位精度要求,而現(xiàn)行的部分零部件加工、檢測手段等不完全能達(dá)到設(shè)計要求,使在電機(jī)裝配和運(yùn)行中,因隔爆間隙小,不利散熱的因素,使其電機(jī)溫度升高,同時受軸熱膨脹的影響,對軸承、內(nèi)蓋、曲路環(huán)、迷宮環(huán)的影響等,導(dǎo)致隔爆間隙更小,同時因誤差影響而不能很好地自動調(diào)整間隙而摩擦發(fā)熱,直至軸承燒壞、粘結(jié)而造成“抱軸”。

防爆電機(jī)由于設(shè)置曲路環(huán)、迷宮環(huán)等結(jié)構(gòu)不但零部件加工要求精度高,而且裝配工藝要求也較高,電機(jī)在檢修過程中,要進(jìn)行對每個零部件的檢測,使零部件既要達(dá)到公差要求,也要滿足防爆性能要求。提高電機(jī)裝配質(zhì)量,從而減少電機(jī)“抱軸”故障率。我們?nèi)栽诔6b置P001A電機(jī)檢修時,對零部件未進(jìn)行檢測,其次,因裝配經(jīng)驗不足,在電機(jī)裝配試機(jī)時,就出現(xiàn)電機(jī)軸承故障,幸而及時發(fā)現(xiàn),軸檔未受損傷。之后,常二裝置有6臺高壓電機(jī)(JB630),電機(jī)檢修時,加強(qiáng)對每個零部件的檢測,檢測中發(fā)現(xiàn)部分電機(jī)的軸套、曲路環(huán)、內(nèi)小蓋的內(nèi)外圓有不同程度的變形,有的呈橢圓形。為此,對這些零部件重新進(jìn)行精加工處理,提高了零部件精度,問題得到了解決,電機(jī)檢修后,電機(jī)運(yùn)行情況良好。

2、較大的轉(zhuǎn)子重量

中型隔爆電機(jī)為改善電機(jī)內(nèi)部的通風(fēng)散熱條件,常采用在轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)置兩個內(nèi)風(fēng)扇,同時為滿足風(fēng)壓、風(fēng)量的要求,而使內(nèi)風(fēng)扇的軸向尺寸較長。另外,在定子線圈兩側(cè)端部也留有較大長度的空間,以形成電機(jī)內(nèi)部較通暢的循環(huán)風(fēng)路,由于結(jié)構(gòu)上的原因而增大了軸承間距。防爆電機(jī)有較復(fù)雜的軸承結(jié)構(gòu)(軸承套、曲路環(huán)、迷宮環(huán)等)。其次,轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)有兩個直徑較大的平衡環(huán),這樣就相應(yīng)增加軸的直徑和長度,增加了轉(zhuǎn)軸的重量。一臺JB0630-2,450KW電機(jī),轉(zhuǎn)軸長度達(dá)2100mm,重量超過1200kg,今年更新改造的重整機(jī)501/1新氫壓縮機(jī)YAKS900-181250KW電機(jī),轉(zhuǎn)軸長度達(dá)4000mm,重量超過7500kg,使軸承靜負(fù)荷的增加。在石化行業(yè)中,為保證裝置生產(chǎn)安全、可靠,往往機(jī)泵均設(shè)置二臺,一臺在運(yùn)行,另一臺作為備用。而備用電機(jī)有時長期間不運(yùn)轉(zhuǎn),由于轉(zhuǎn)軸自身重負(fù)荷的影響,導(dǎo)軸伸端變形彎曲,使電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中振動增大,影響軸承使用壽命,在維修中,轉(zhuǎn)軸上車床百分表校驗時,常發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸軸伸端有0.02~0.03mm的彎曲度,有時彎曲度更大。這是由于較大的轉(zhuǎn)軸重量所致。因此,備用電機(jī)不能長期備而不用,應(yīng)經(jīng)常切換運(yùn)行才好。其次,對備用電機(jī)應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行盤車,改變轉(zhuǎn)軸角度(轉(zhuǎn)動角度以180度為佳),這是防止轉(zhuǎn)軸變形彎曲的有效措施。

3、軸承內(nèi)、外徑的公差配合精度

軸承內(nèi)徑與軸檔配合及軸承外徑與軸承套內(nèi)徑的配合,如果配合過盈略大,則可能造成由于熱膨脹長住軸承套,吃掉軸承游間而研傷軸承,引起發(fā)熱,直至軸承燒壞,發(fā)生“抱軸”故障。為此,對軸檔加工公差尺寸盡量控制在中間公差。根據(jù)資料可得,軸的軸承檔直徑,使用滾動軸承時,其選擇公差為“K6”。

 

如果軸檔加工尺寸過小,則會發(fā)生軸承跑內(nèi)圈現(xiàn)象,引起發(fā)熱,粘結(jié)軸檔同樣會造成“抱軸”故障。因此,檢修時應(yīng)嚴(yán)格把住軸檔公差尺寸。軸檔尺寸過小,就要刷鍍處理。如2003年3月,重整機(jī)502/2加氫循環(huán)壓縮機(jī)KR5429B-EA04350kw電機(jī)檢修中發(fā)現(xiàn)后軸檔公差尺寸偏小φ95-0.01,為此,對軸檔進(jìn)行了熱噴鍍處理。然后上磨床精加工,尺寸控制在φ95+0.015,保證軸承的實際配合精度,電機(jī)檢修后一直趨于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

軸承與軸承室配合,其軸承套內(nèi)徑選擇公差見表二。在加工中應(yīng)盡量控制在中間公差的上偏差區(qū)間內(nèi),呈間隙配合,以保證電機(jī)在額定運(yùn)行中其軸貫通部分發(fā)熱時,為熱膨脹留有一定裕度。但是軸承套加工尺寸不宜過大,否則會發(fā)生跑套現(xiàn)象,軸承更容易發(fā)熱,為此在檢修中,應(yīng)嚴(yán)格把住軸承內(nèi)、外徑實際配合精度,以保證軸承裝配后達(dá)到有限自由的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

 

4、軸承的質(zhì)量

防爆電機(jī)采用軸承應(yīng)選用電機(jī)專用軸承,即帶“zz”或“C3”標(biāo)志的軸承。電機(jī)用軸承除軸承牌號外,其精度、徑向游隙的選擇將直接影響其使用壽命,對于中大型電機(jī)用軸承徑向游隙大一點(diǎn)為宜,一般游隙選在0.08~0.10mm左右,稍大的徑向游隙為軸承的熱膨脹預(yù)留一定裕度。常一裝置P111/1、2及重一裝置p601/1、2、3三臺熱載體泵高壓電機(jī),電機(jī)選用JB0630型,電機(jī)為早期產(chǎn)品。由于電機(jī)容量大,轉(zhuǎn)子軸徑相應(yīng)增大,選用320軸承,軸承越大,極限轉(zhuǎn)速越低。從資料查得:此軸承極限轉(zhuǎn)速為2800r.p.m,電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速已超越了它的極限轉(zhuǎn)速。顯然,軸承的可靠性大為降低。對于軸承的質(zhì)量問題,無論是材質(zhì)、熱處理、加工、裝配、檢驗等工藝要求難以保證,導(dǎo)致軸承質(zhì)量問題時有發(fā)生。今年,催化大修改造時,P312/1、2電機(jī)更新YB355S2-4W200KW電機(jī)檢修時,軸承型號為NSK6320C3二臺電機(jī)各發(fā)現(xiàn)有一只軸承彈道較松,已超越了規(guī)定范圍,經(jīng)與廠方確認(rèn),確實系軸承質(zhì)量問題,給予更換了二只軸承,從而避免了電機(jī)軸承故障的發(fā)生。軸承質(zhì)量的好壞,將直接影響電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵及軸承使用壽命。為此電機(jī)在維修中,軸承的質(zhì)量問題要嚴(yán)格把關(guān),做到不合格的軸承不裝配。

5、軸承的裝配

滾動軸承的裝配,主要有兩個關(guān)鍵問題,一是軸承的清洗方法,二是軸承的安裝方法。多年來的維修經(jīng)驗證明,軸承的清洗和安裝方法對電機(jī)產(chǎn)生噪聲和振動的影響很大,正確的清洗和安裝方法可以降低電機(jī)的振動和軸承噪聲。而不正確的清洗和安裝方法,使電機(jī)產(chǎn)生振動、噪聲,甚至軸承受到損壞,降低軸承使用壽命。因此軸承的清洗及安裝必須注意以下幾個方面:

1)軸承的清洗

軸承的清洗,先洗去軸承上的防銹劑,一般軸承防銹劑大多采用油劑防銹劑,用煤油就可以清洗干凈,清洗時要認(rèn)真細(xì)致地檢查軸承內(nèi)、外圈,滾珠及滾道上是否有痕跡銹蝕、麻點(diǎn)等存在,檢查軸承間隙情況,并一手拿住軸承內(nèi)圈,,另一手轉(zhuǎn)動軸承外圈,轉(zhuǎn)動平穩(wěn)靈活自如,聲響正常,沒有振動和軸向搖晃,檢查正常后才能使用。清洗時,不允許毛刺、雜物微粒等進(jìn)入軸承,因為雜物將明顯地增大電機(jī)的振動和軸承噪聲,加速軸承的磨損。

2)軸承的裝配

裝配軸承的場地要清潔,避免附近施工作業(yè)場所,以免雜物進(jìn)入軸承,使軸承發(fā)生故障。裝配時,要認(rèn)真檢測與軸承相配合的零部件,如發(fā)生軸檔、軸承套、端蓋等零部件公差配合及表面粗糙度不符合要求時,不允許裝配。軸承安裝常采用變壓器油加熱,感應(yīng)加熱和烘箱加熱法等加熱法,任一種加熱法都可以。加熱溫度控制在90~100℃為宜,不得超過110℃。軸承加熱溫度控制不好,清洗不干凈,零件毛刺清理不凈,將嚴(yán)重影響軸承使用壽命。

3)軸承內(nèi)、外蓋的裝配由于軸承內(nèi)、外蓋的內(nèi)孔與軸配合間隙小,若軸承內(nèi)、外蓋螺栓對邊沒有同步對稱擰緊,產(chǎn)生歪斜,導(dǎo)致軸承蓋與轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生摩擦,使軸承溫度加劇上升,引起“抱軸”故障,為此,軸承內(nèi)、外蓋裝配前必須檢測軸承蓋內(nèi)孔公差配合情況,若配合間隙過小,則把軸承蓋上車床車大內(nèi)孔直徑,使公差配合符合要求。

6、軸承的潤滑系統(tǒng)

防爆電機(jī)的軸承室內(nèi)凈容積較小,軸承室下側(cè)設(shè)有儲油室(儲存污油),由于防爆電機(jī)散熱條件差,軸承運(yùn)行溫度高,在高溫運(yùn)行下使軸承內(nèi)的潤滑脂變稀,使變稀了的潤滑脂不斷向儲存室流入,軸承溫度越高,流失越快,使軸承室潤滑脂大量減少,若不及時加注潤滑脂,將造成軸承在缺油或無油狀態(tài)下運(yùn)行。軸承干磨加快軸承磨損,溫度急劇上升,惡性循環(huán),最終導(dǎo)致軸承損壞,造成“抱軸”故障。不少“抱軸“故障的電機(jī),多數(shù)因軸承室內(nèi)是缺油或無油狀態(tài)。因此,在日常巡檢中,,要加強(qiáng)檢查電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),特別對軸承溫度較高的,要觀察其潤滑脂是否有流失現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)潤滑脂流失,要檢查軸承情況,并及時補(bǔ)充潤滑脂。電機(jī)制造廠規(guī)定電機(jī)運(yùn)行時間到2000~2500小時,應(yīng)補(bǔ)充潤滑脂,使軸承一直保持良好的潤滑狀態(tài)。為此,設(shè)有注油裝置的電機(jī),必須定期進(jìn)行注油,補(bǔ)充潤滑脂。2003年12月15日,一常泵116/2電機(jī)(佳木斯450KW),因注油工作不到位,使后軸承嚴(yán)重少油,電機(jī)噪音增大,操作工發(fā)現(xiàn)及時,運(yùn)行值班人員立即要求工藝倒泵,從而避免電機(jī)抱軸和繞組燒毀事故。

7、電機(jī)的安裝調(diào)整電機(jī)的安裝調(diào)整是一項需要耐心和細(xì)致的工作,要使電機(jī)軸回轉(zhuǎn)中心線與被傳動機(jī)械的軸中心線要求一致,即相互聯(lián)接的兩聯(lián)軸器的軸中心線(軸線)應(yīng)重合,機(jī)組軸線調(diào)整的好壞,是直接影響機(jī)組能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵,兩軸線的同軸度偏差大,會引起機(jī)組振動增大,軸承發(fā)熱,嚴(yán)重時造成軸承的損壞和軸的斷裂現(xiàn)象。

對中大型電機(jī)的機(jī)組的調(diào)整,采用剛性聯(lián)接時,要求兩軸中心線在電機(jī)靜止時的同軸度偏差小于0.03mm。如烷基化裝置原一臺丙烷壓縮機(jī)電機(jī)FCKWXX-21000KW,日本東芝出品的高壓電機(jī),電機(jī)安裝調(diào)整時,兩軸中心線的同軸度偏差超過0.10mm,由于偏差過大,使電機(jī)后端加劇振動,電機(jī)運(yùn)行僅2~3小時,電機(jī)后軸承就發(fā)生故障。電機(jī)雖經(jīng)檢修,電機(jī)性能明顯下降,不能滿足生產(chǎn)要求,最終導(dǎo)致電機(jī)更新。

8、轉(zhuǎn)軸的修理

軸承檔是轉(zhuǎn)軸最重要亦容易磨損,軸承一旦故障常容易粘結(jié)、造成“抱軸”的部分。軸檔的磨損,將出現(xiàn)轉(zhuǎn)子偏移,嚴(yán)重時造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均而產(chǎn)生的單邊磁拉力對軸承的影響。甚至產(chǎn)生定、轉(zhuǎn)子鐵芯相擦,造成掃膛而損壞電機(jī),無論是軸檔的磨損,或者是發(fā)生“抱軸”故障,轉(zhuǎn)軸都必須進(jìn)行修理。常見轉(zhuǎn)軸的故障有彎曲、粘結(jié)、磨損等。

(1)轉(zhuǎn)軸彎曲的修理轉(zhuǎn)軸修理時,先檢查轉(zhuǎn)軸的彎曲變形情況,將轉(zhuǎn)軸置于車床上,用百分表或劃針盤測量,根據(jù)測量情況分別進(jìn)行修理。若軸檔彎曲變形不嚴(yán)重,可采用電鍍法修理。電鍍時先將轉(zhuǎn)軸上磨床在軸檔處磨小0.20~0.50mm,然后在軸檔處鍍上一層鉻。這樣能使鍍層達(dá)到一定厚度,不容易脫落。如鍍層太薄,會產(chǎn)生鍍層脫皮現(xiàn)象,不牢靠。鍍層尺寸要比加工尺寸大0.10mm左右,再上磨床精加工,加工到所需尺寸。加工面應(yīng)與軸中心線垂直,保證軸的同軸度符合要求。

(2)軸檔粘結(jié)的修理軸承發(fā)生“抱軸”故障后,往往使軸承內(nèi)粘結(jié)在軸檔上,且彎曲變形嚴(yán)重,有的甚至連軸伸端也彎曲變形。這時軸檔、軸伸端需要同時修理。若采用電鍍法修理,不但修理復(fù)雜,而且修理費(fèi)用昂貴。如采用堆焊法修理,可節(jié)約費(fèi)用,而且效果也不錯。堆焊可用氬弧焊焊接,焊接時電流不宜過大,應(yīng)滾動軸逐層均勻地焊接,焊完后須退火處理,然后精加工到所需尺寸。

(3)鑲套法軸檔磨損嚴(yán)重時,可以采用鑲套法。將軸檔的磨損處車小3~6mm,用與軸同材質(zhì)的圓鋼車一個合適的軸套,其內(nèi)孔與已車好的軸外徑選用過盈配合,其外徑比原軸大1~2mm,將其加熱后套在軸上,在套與軸結(jié)合處用電焊條焊一圈。并精加工到所需尺寸。關(guān)于軸的修理還有許多方法,如冷態(tài)矯軸法,熱態(tài)矯軸法等等,這里不再敘述。

9、結(jié)束語

造成電機(jī)“抱軸”故障的原因是多方面的。解決“抱軸”問題,需要從電機(jī)結(jié)構(gòu)、工藝方面、加工手段及使用維護(hù)等方面入手改進(jìn)解決。另外,采用科學(xué)的手段,推廣應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、開展電機(jī)軸承運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測預(yù)報工作。做到及時發(fā)現(xiàn),及時檢查,及時處理。從而減少電機(jī)“抱軸”的故障率。從近幾年來的電機(jī)軸承狀態(tài)監(jiān)測情況來看,我們避免了很多電機(jī)“抱軸”故障的發(fā)生,為裝置安全生產(chǎn)起到積極的作用。因此,推廣應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測,是防止和減少電機(jī)“抱軸”故障的有效措施。(南陽防爆電機(jī)

 

 

 
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