陳冬文
（南京（jīng）鋼鐵（tiě）股份有限公司）
摘 要：介紹南鋼中（zhōng）板廠四輥軋機主電機軸瓦一種非典型（xíng）故障（zhàng）現象、原因分析及解決（jué）辦法，提出了對類似問題個人見解。
關鍵詞：調心軸承；油（yóu）膜厚度；軸電流；安裝要求
1 概述
我廠在（zài）1994年進行（háng）四輥軋機改造，主（zhǔ）電機選用東方電機廠產品，型號為（wéi）：ZZ2500-820。從1994年（nián）投產（chǎn）到2000年，主機軸瓦使用一直都比較正常。在2000年4月份，上主電機傳動側軸瓦溫度突然升高，經過（guò）修複後繼續投入運轉。但兩個月後，同一隻軸瓦又出現溫度偏（piān）高（gāo）現象，以後每隔一個月左右就會出現同樣（yàng）問題，嚴重困繞著中板正常生產（chǎn）。更為嚴重的（de）是，檢修結束後在試機過程中常出現（xiàn）在5-10min之（zhī）內軸瓦溫度迅速上升問題。上軸瓦第二（èr）次檢修連續處（chù）理7次，耗時56h，這一問題嚴重困繞著（zhe）我廠生產（chǎn）。2000年6月份次發現此問題時，我們委托“二十冶”進行處理（該軋機原始安裝單位是二十冶），由於條（tiáo）件限製需在不吊電機（jī）轉子（zǐ）及上過橋軸（zhóu）情況下用（yòng）液壓（yā）千斤頂（dǐng）將電機及過橋（qiáo）軸浮起，將上瓦吊開（kāi），下瓦沿圓弧麵翻開後進行處理，安裝時按相反順序（xù）進行，處理時間為8h，使用2個月後又發現瓦溫升高。隨後使用狀況越來越差。在沒有其它辦法（fǎ）的情（qíng）況下采用每周做一次儉查和處理的辦法來維持生產。在2002年以前經常出現問題的是瓦“2”，2002年3月份以後瓦“1”及瓦“2”都相繼出現瓦溫升高同題。
2 原因分析（xī）
從打開瓦的情況來看，瓦的磨損（sǔn）情況相當嚴重，軸頸（jǐng）與軸瓦在下部45°範圍內（nèi）幾乎不存在“油線（xiàn）”。從瓦（wǎ）麵磨損情況來看（kàn），軸與軸瓦之間的油（yóu）膜被破壞，或是不能建立有效油膜，從而發生不完全潤（rùn）滑的半幹磨擦，甚至是幹磨擦。從這種現象（xiàng）來（lái）看，造成此（cǐ）類問題主要原因是由（yóu）於軸（zhóu）與軸瓦（wǎ）之間不能建立有效的油膜。
油（yóu）膜破壞或油膜厚度達不到要求主要與設備的安裝、軸瓦表麵的粗糙度、電氣（qì）部分、油質等因素有關。
2.1 設備安裝誤差（chà）較大造成（chéng）軸瓦實際承載壓力
主電（diàn）機傳動示（shì）意圖見圖1。
從電機安（ān）裝結構來看，瓦（wǎ）2受力（lì）情況Z複雜，如瓦座或電機定（dìng）子地腳螺栓鬆動，很有可能造成電機氣隙變化，使電機轉子、過橋（qiáo）軸不在同一（yī）條（tiáo）直線上，使瓦受力（lì）偏（piān）向一側，造成一側壓強過大不易形成油膜或油膜易破壞，從而造成（chéng）瓦（wǎ）磨損（sǔn）及瓦溫升高。東方電（diàn）機廠在技術要（yào）求中提出，電（diàn）機氣隙偏差要控製（zhì）在0.66mm以內（總（zǒng）氣隙為16mm）。在第二次檢修過程中，我們對電機氣隙做了檢測（cè），其偏差達0.8mm，超過規定範圍，後經過調整，偏差在0.2mm以內，效果較明顯。從多次檢修經（jīng）驗來看，此類（lèi）型電機氣隙偏差在0.4mm以內較好。從實際（jì）情況（kuàng）看，瓦的磨損次、第二次（cì）都偏向前（qián）側與氣隙偏移方向一（yī）致，安裝過程中氣（qì）隙的調整對瓦的影響是顯而易見的。
動壓滑動輥承Z小油膜（mó）厚度（dù）的極限值一（yī）般要滿足h2min=hs+Y1+Y2，（hs為軸承邊（biān）緣處（chù）油（yóu）膜厚度的Z小安全值）。
如調心軸（zhóu）承，在考慮軸承（chéng）所需Z小（xiǎo）油膜厚度時，就可以不考慮Y1及Y2，但調心軸承如失去調心作用，要使油膜不被破壞（huài），Z小油（yóu）膜厚度極限值h2min就必須增加Y1+Y2，否則（zé）油膜（mó）遭破壞的可（kě）能（néng）性就增加。為了消除安裝誤差或其它影響，該電機瓦設計為自調（diào）心軸瓦，球形瓦寬徑比（bǐ）為（wéi）1：1，外形尺寸為（wéi）Ø560X560，軸承（chéng）合金（jīn）為ZChSnSb11-6，球麵尺寸為球Ø880。在（zài）圖（tú）紙上要求球Ø880與所配軸承座（zuò）必須進行研磨，其間隙控製（zhì）在0.1-0.17之間。由於（yú）條件限製，電機轉子及過橋軸在（zài）日常檢修（xiū）中不可能吊開，新換瓦的（de）球麵如何與瓦座球麵進（jìn）行研配很難（nán）解決，如不（bú）能（néng）按技術要求做到，很有可能使調心軸（zhóu）承失去調心作用。如不能很好的處理好調（diào）心問題，油膜（mó）厚度可能達不到（dào）要求。同（tóng）時由於失（shī）去（qù）調心作（zuò）用，使軸承實際承載區麵積減少，實際寬徑比達不到設計規定要求，必然會造成軸瓦局部（bù）過熱，Z後導致（zhì）燒瓦。
2.2 表（biǎo）麵粗糙度的影響造成油膜破壞
對類似（sì）滑動軸承而言，通（tōng）過軸頸與軸承表（biǎo）麵輪廓（kuò）算術平均偏差之和應小於hs的1/5，考慮到孔與軸加工（gōng）難易程度，軸頤表麵的Ra值取在0.10-0.20mm範圍內，軸（zhóu）瓦表麵Ra值取在0.20-0.40mm範圍內。但是軸瓦“2”在2000年6月份燒（shāo）瓦（wǎ）過程中，軸表麵遭到了一定損傷，表麵有明顯刮痕。軸表麵粗摘度已達不到（dào）規定要求。
2.3 電氣部（bù）分對瓦（wǎ）的影響
在分析瓦“2”問題的同時，瓦“1”開始出現類似情況。但瓦“1”不存在多次安裝造成的誤（wù）差，也（yě）不（bú）存在軸表麵拉傷（shāng）問題。是什麽原因造成油膜破壞的（de）問（wèn）題到目前為止（zhǐ），我們還不能從正麵進行回答。但從反麵可以做一些推（tuī）斷：軸電流也是影響油膜軸承原因之一。軸電流的產生原因比較複雜（zá），對於電機一類轉子，產生軸電流的原因是磁（cí）力線分布不對稱效應及轉軸的磁化效應。這種現象在交流電機中表現較為明顯，在直流（liú）電機中也存在同（tóng）樣的問題。兩種情況都有可（kě）能在一些金屬零部（bù）件內感應起一定電位。當電位升高到足（zú）以（yǐ）擊（jī）穿油（yóu）膜（mó）時，就形成（chéng）電流回路。這種電流回路可能穿（chuān）過整個轉子，也可能是在（zài）軸承形成局部的短路（lù）電流。短路電流又會產生新的磁場，磁化轉軸（zhóu）或其它零部件。
這種磁電（diàn）相互轉換，可在機組內形成很（hěn）強的磁場（chǎng），並出現很高的故障電流。一般認為（wéi）足以引起軸電流損傷的（de）電壓在20V以上，典型軸承損傷電壓在30-100V之間。事實上，這樣大型電機在設計（jì）和安（ān）裝（zhuāng）過程中都采取相應的措施來消除電流（liú）對設備的影響。通常采（cǎi）用的方法是使零部件絕緣。例如（rú）：把一（yī）處或（huò）多處和軸承連接的地方（包括油（yóu）路管線在內）進行絕緣，這樣（yàng）在軸承和它的支承體或任何周圍單體之間無金屬接觸，隔斷軸電流回路；或將（jiāng）轉子部（bù）分采用滑環（huán）結構接地（dì）。我廠（chǎng）電機（jī）也采（cǎi）用了這兩種方（fāng）法。但檢查（chá）中發現：一是絕緣端並不絕緣（yuán）。從現場情況來看，由於瓦座定位銷和（hé）油管接（jiē）地造成。二（èr）是（shì）轉子接地不正（zhèng）常。由於長期忽視檢查，接地滑環（huán）與碳刷之間並不接觸，沒有起到應有（yǒu）接地作用。Z近一次又對上述間（jiān）題做了（le）解決，瓦的磨損（sǔn）情況明顯好（hǎo）轉。與以往每次檢查的情況相比，幹摩擦現象明顯減少。說明油膜的破壞程度有（yǒu）了明顯的降低。
2.4 油質的影響
目前油內雜質和氧化成分較多，油發黑，加速了油膜破壞（huài）和瓦的磨損。
3 預防措施及解決方（fāng）法
3.1 定期（qī）檢查傳動部分同心度、水平（píng）度及電機氣隙，如發現氣隙偏差超過0.5mm，就必（bì）須（xū）進行調（diào）整。
3.2 在更換或檢修電機瓦時（shí），Z好能將軸或軸轉子吊開，嚴（yán）格按要求對球形瓦的（de）瓦背和（hé）瓦（wǎ）座進行研磨，達到規（guī）定要求。如不具備條件，也可以采用“翻瓦”方式進行檢修。在回裝過程中一定（dìng）要注意原瓦背有無拉傷痕，如有（yǒu）要認真給予重視。用板銼（cuò）、油石、細砂布等工具將球麵（miàn）和瓦座做徹底處理，要確保二配（pèi）合麵光滑（huá）不變形。這是保證一次安裝到位而不會在短時間（30min以內）使（shǐ）瓦沮升高的重（chóng）要步驟之一。但是無論采用哪一種左（zuǒ）法，瓦和瓦座一定要注意配對使用。如（rú）換瓦就必須進行研（yán）磨。
在裝配過程中還要注意由於電機轉子有36100kg，加上連接軸的重量，瓦承（chéng）受壓力很大，電機轉速（sù）為（wéi）0-60/120轉/min，爬行速（sù）度隻有6轉/min。為了防止（zhǐ）在試機初期（qī）由於電機轉速（sù）過低，油膜不能形成造成後（hòu）果，必須在安裝過程中注意對瓦背、瓦麵、軸頸等處（chù）預加（jiā）足夠潤滑油。油的粘度可以選（xuǎn）用大一點的，也可以選用68#汽輪機油。另外如軸頸的表麵粗糙度達不到要求必須采取相應的（de）措（cuò）施，對（duì）表麵（miàn）進行打磨拋光。
3.3 選擇合適的（de）潤滑油。根據原設（shè）計廠家推薦使用20#及30#汽輪機油，對照標準即N32及N46汽輪機油，但軸頸粗糙度已達不（bú）到規定（dìng）標準。按要求如滑動軸承要達到穩（wěn）定工作條件（jiàn），其膜厚比A要達（dá）到一（yī）定量（liàng），一般推薦A在5-10之間較合適。如軸表麵受傷，潤滑油油膜厚度必須要增加，才能滿足要（yào）求。根據道（dào）森（sēn）（D.Dowson）公式，油膜厚度的增加在結構不變的前提下，一是提高軸的轉（zhuǎn）速；二是提高油的（de）粘度。由於工藝條件限製，我們（men）可以（yǐ）通過提高（gāo）油的粘度來彌補軸粗糙度增加帶來的不足。具體的粘度選用可采用一種簡單的做法。由低到高進行試用，定期對瓦的情況進行（háng）跟蹤檢查。我們經過（guò）幾個月嚐試，現（xiàn）采用N68汽輪機油及N46汽輪機油各50%的混合油在夏天使用，效果很好。
油膜厚度的增（zēng）加也可（kě）有效（xiào）地防止軸電流對油（yóu）膜的破（pò）壞。選用新混合油後檢（jiǎn）測溫度與選用前變化不大。目前（qián）瓦溫一（yī）般（bān）在48℃以下。
3.4 采用有效措施消除軸電流可能的影（yǐng）響。一是對原設計對接地（dì）線進行定期檢查，確保接地可靠；二（èr）是將各部絕緣進行定期檢側，特別是在檢（jiǎn）修後，必須堅持做好這方麵的工作。
3.5 將軸瓦的溫（wēn）度顯示表（biǎo）改為電控（kòng）表。由於四輥軸瓦（wǎ）的特殊性，瓦（wǎ）溫在不正（zhèng）常的情況下溫度能迅速（sù）上升，人工來不及監控（kòng），可通過（guò）電控表（biǎo）在溫度異（yì）常的（de）情況下及時（shí）控（kòng）製主機（jī）跳閘，防止失控造成更為嚴重的後果。
3.6 對主要的油箱加裝一個循環清潔（jié）係統，確保油（yóu）質合格，並定期化驗，達（dá）不（bú）到要求時及時換油。
對四輥（gǔn）主電機，我們通過實踐（jiàn），采取了相應的辦法，取得了良好的效果。由於此類問題（tí）並不典型，在認識上不一定（dìng）全麵，甚至不準確（què），有（yǒu）待進（jìn）一步探討。
參考文獻
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