庾應文

（東莞市東江水務有限公司，廣東（dōng）東莞　523000）

　　摘　要：本文結合（hé）水（shuǐ）廠高壓電機滾動軸承（chéng）失（shī）效實例，從理論與實踐角度闡述了滾動軸承失效的（de）分析與處理，對實（shí）踐有一定的指導作用。

　　關鍵（jiàn）詞：滾動軸承；失效（xiào）分析；軸電流
　　高壓電機滾動軸承在（zài）使用過程中不可避免的（de）因自身質量和外部條件的作用等原因導致其性能下降或故障發生、甚至失效。軸承一旦發生故障或失效，就會引起停機或事故，就需要在短期（qī）內查出軸承失效（xiào）的原因（yīn），提出對策。為此結合（hé）水廠高壓電（diàn）機（jī）滾（gǔn）動軸承（chéng）幾起失（shī）效實例，對高壓電機滾動軸承失效的原因及處（chù）理措施進（jìn）行分析，對提高（gāo）設（shè）備的（de）搶修速度和質量，減少設備檢修維護費用（yòng）有一定作用。
　　1　高壓（yā）電（diàn）機滾動軸承失效事例
　　東莞某水廠配水泵房有4台配水（shuǐ）泵機（jī）組，其中兩台為（wéi）定速機組其所配電機型號為YSK800-8，另外兩台為調速機組其所配電機型號（hào）為YPT800-8，額定功率都為2000kW，額定電（diàn）壓為10kV，電機前端為圓柱滾子軸（zhóu）承NU248+深溝球軸承6048，電機後端為圓柱滾子軸承NU248。機組2008年底開始投入（rù）使（shǐ）用，但（dàn）在投入（rù）使用後不久，逐漸發生了電機滾動軸承（chéng）失效事（shì）例。
　　2010年10月26日4#調（diào）速電機非聯軸器端軸承有異聲，停機檢查（chá），維修人員拆解發現：軸（zhóu）承內圈點蝕，圓柱滾（gǔn）子有磨損。判斷為潤滑不良，進行軸承更換處理（lǐ）。
　　2011年6月2日6#定速電機聯軸器端軸承，振動速度超（chāo）標達到28-30mm/s，停機檢（jiǎn）修，發現圓柱滾子軸承內圈和滾柱嚴重磨損，深溝球軸承（chéng）滾子磨損、保持架卡阻失效。排除了（le）機組對中（zhōng）、地腳螺栓鬆動（dòng）以及（jí）潤滑油不足等原因，懷疑軸承安（ān）裝（zhuāng）不（bú）到位，但沒有足夠依據支持這個判斷，因為沒有軸承安裝時的（de）記錄，Z終對軸承進行了更換處理（lǐ）。
　　2012年1月2日晚，4#調速電機聯軸器端軸承冒煙，緊急停機，拆卸檢查發現：圓柱滾子軸承內圈與電機軸燒結融合。組織了維修技（jì）術人員對電（diàn）機（jī）軸（zhóu）承的燒毀進行了分析，但對Z終引起軸承失效的真正原因沒有定論（lùn）。
　　短期內電（diàn）機多次（cì）出現前後端軸承故障，按照一般情況軸承壽（shòu）命不會這麽短，對於這種不正常的軸承失效現象需要深入研（yán）究和分（fèn）析。
　　2　軸承失效原因查找與分析
　　引起滾動軸承失效的（de）因素很多，例如軸（zhóu）承材質、製造缺陷，選（xuǎn）型、安裝不當，潤滑不良（liáng），振動引起軸承磨損等，在分析軸承失效原因的過程中，往往會碰（pèng）到很多錯綜複雜的現象，從這些現象中獲取的信息可能存在相互衝突或者主次不清，分析（xī）起來不易（yì）判斷，這需要經過反複驗證，以獲得足夠的（de）證據或（huò）反證，因此需對失效軸承的信（xìn）息進行收集，然後再分析失效原因。
　　2.1對失效軸承的實物和背景資料進行收集
　　失效軸承的有關實物和資料是進行軸承失效分析的重要依據，資料收集越多，越有利於查找軸承失效的原因，因而收集的資料應盡可能全麵，這些資料主要包括：
　　①失效軸承的實體、殘片，形（xíng）貌特征圖片，這些是進行失效軸承表征分析的（de）Z直接資料；
　　②失效時是否有溫度的急劇增加或（huò）冒煙，是否有噪聲（shēng）及振動，地腳（jiǎo）螺栓是否鬆（sōng）動，軸對中情況如何（hé）；
　　③軸承的潤滑情況，包括潤滑劑（jì）的牌號、成分（fèn）、顏（yán）色、粘度、雜（zá）質含量、補充或更換情況等，並收集其沉澱（diàn）物；
　　④安裝記錄，在（zài）安裝軸承前，軸承與軸和軸（zhóu）承座的配合（hé）檢查（chá）記錄，軸（zhóu）對中檢查記錄；
　　⑤拆卸記錄，軸承與軸和軸承座的配（pèi）合，軸承軸向緊固零件的鬆緊程度；
　　⑥軸承的密封情（qíng）況，是否可能有水和其他雜質汙染源進入；
　　⑦軸承的運轉記錄，軸（zhóu）承的旋轉音、振（zhèn）動、溫度，以及其（qí）變化（huà）趨勢，運轉使用過（guò）程（chéng）中有無不正常操作，是否檢查（chá）過軸對中，記（jì）錄如何（hé）；
　　⑧同批或同類軸承的失效情況。
　　根據這些要求對（duì）失效（xiào）軸承進行了資料收集，根據收集的信息（xī），這些失效軸承出現過以下特征：異常（cháng）聲音、振動超標、軸承內圈凹坑，圓（yuán）柱滾子有磨（mó）損、圓柱滾子軸承內圈與（yǔ）電機軸燒（shāo）結融合。
　　在收集的過程中，也發現了部分資料缺失，主要是安裝記錄、潤滑情況、拆卸記錄等，這給軸承的失效分析帶來了（le）一定影響。考慮（lǜ）到軸承失效的根源還沒找到，軸承失效的情況還會發生，為了完善資料的（de）收集，要（yào）求（qiú）檢修維護人員在軸承安裝、運行、拆卸前、拆卸中、拆卸後必須根據這些要（yào）求（qiú）記錄有關信息。
　　2.2對失效（xiào）軸承進行分析
　　根據（jù）收集到的軸承失效特征可以初步判斷軸承可（kě）能存在以下一些（xiē）失效形（xíng）式：
　　①點蝕，由於（yú）潤滑不良，在滾動接觸應力（lì）的循環（huán）作用下，形成應力集中，使滾動接觸麵產生微觀裂紋，並逐漸（jiàn）發展成呈分散或群集狀的細小凹坑；
　　②磨損，由於細微顆（kē）粒物進（jìn）入軸（zhóu）承或潤（rùn）滑不良，在滑動摩擦的作用下，滾動接觸麵或引導麵處（chù）金屬表麵材料（liào）被磨掉，呈磨合狀的淺溝槽，表麵光亮；
　　③燒附，由於預緊力過大（dà）、軸承遊隙過小，潤（rùn）滑不良（liáng），軸承高速運轉，使滾動體受熱膨脹後接觸表麵摩擦產生急劇（jù）溫升，出現金屬熔融現象，造成相（xiàng）互接觸的表麵上粘附有被遷移的熔融（róng）性材料；
　　④電蝕，由於（yú）電流通過軸承（chéng）時，擊穿油膜，產生高溫，出現金屬熔（róng）融現象，使金（jīn）屬表麵（miàn）局部熔融形成不規則凹坑或溝蝕，凹坑呈斑點、密集斑點、小凹坑狀，溝蝕呈洗衣板狀（zhuàng）。
　　雖（suī）然通過這些（xiē）分析已把軸承的失效形式收（shōu）窄到了一定範圍內，但因為失效形式和失效過程如此複雜，這些失效軸承樣品的形貌，或是由於失效（xiào）程度（dù）嚴重，已經把部分的失（shī）效形貌掩蓋或改變了，露出來的隻是軸（zhóu）承Z終咬死、燒壞（huài）、破碎的軸承零件的殘骸，或是由（yóu）於失效程度較輕，表現不（bú）出失效的形式和（hé）過程，導致了很容易混淆軸承損壞的根本原因，因而還沒有Z終定論（lùn），為了找出原因，加強軸承各個階段（duàn）的信息收集（jí），於（yú）2012年5月底，監測發現6#機的電機（jī）軸承噪音和振動逐（zhú）步在（zài）擴大，因而對地腳螺栓、軸對中（zhōng）情況、軸承（chéng）的潤滑情況進行了排查，沒有（yǒu）發現存在問題。為了（le）使失效特（tè）征更明顯，這台機暫時不停（tíng）下（xià）來檢（jiǎn）查，采用了一個衡量標（biāo）準，在軸承振動超過（guò）6mm/s後，再（zài）進行軸承拆（chāi）解檢查，但（dàn）在這個過程中進行了嚴格頻密的狀態監測，一旦發現振動、溫度、噪音迅速升高，就必（bì）須停機，避免（miǎn）嚴重事（shì）故發生。2012年7月2日軸承（chéng）振動超過6mm/s，對6#電機進行了停機檢查（chá），發現電機尾端（duān）定（dìng）子線圈有電暈放電痕跡以及電機前後端軸承內圈有明顯搓衣板式電蝕劃（huá）痕，如圖1。可以判斷為軸電流引（yǐn）起電蝕。

圖1

　　3　軸電流產生的原因和形貌特征
　　當轉軸兩端之間或軸（zhóu）與軸承之間存在電壓時，這種電壓稱為軸電壓，當軸電壓較低時，由於轉軸與軸承間有潤滑油膜的存在，起到絕緣的作用，不會產（chǎn）生軸電流。但當軸電壓增加（jiā）到一定數值時，尤其（qí）在電動機啟動時（shí），軸承內的潤滑油膜還未穩定形成，軸電壓將擊穿油膜，一旦轉軸及機座、殼（ké）體（tǐ）之間絕緣層（céng）失效（xiào），形成通路，就會產生軸電流。一（yī）般電機軸壓產生的原因有以下幾種：
　　①當電（diàn）機運行時，由（yóu）於定（dìng）子（zǐ）與轉子空氣間隙不均勻等，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，有交變（biàn）磁通切割轉軸，在軸的兩端感應（yīng）出軸電壓；
　　②逆變供電產生軸（zhóu）電壓；
　　③靜電感應產生軸電（diàn）壓；
　　④外部電源的介入產（chǎn）生軸電壓。
　　當軸電流產生後，電流在軸承上通過，由於（yú）滾柱或（huò）滾珠在軸承圈的跑道（dào）上滾動和輾壓跑（pǎo）道時，在輾壓接觸地方，接觸電阻（zǔ）很小，並將潤滑脂擠向（xiàng）兩側，當滾動體將要離開原位置時，產生小間隙，滾道與滾子之間的接觸麵被阻斷，就會產生（shēng）電弧，並在局部產（chǎn）生（shēng）高溫，兩邊都會留下蝕點，Z終將滾道表麵（miàn）燒成像搓板（bǎn）樣的線條狀凹槽痕跡，當（dāng）滾動（dòng）體繼續轉動時，因輾壓使凹槽壓平、壓光，滾道表麵會變得光（guāng）亮，噪音和振動也就隨之出現，如6#電機軸承內外圈跑道上有像搓板樣的條形燒傷痕跡，這是軸電流對滾動軸（zhóu）承（chéng）破壞的共同特征。如果高強度電流發生大幅度變化，會引起更為嚴（yán）重的損傷，並導（dǎo）致在滾道與滾子或滾珠之間、軸與軸承內圈之間發生金屬熔（róng）接，如4#調速電機聯軸器（qì）端軸承金屬熔接（jiē）。
　　4　改進措施
　　為消除軸電流的（de）產生，采用（yòng）了（le）在非聯軸器端的軸承座和軸承支（zhī）架處加絕緣墊圈，並對軸承的固定（dìng）螺栓（shuān）進行絕緣，以隔斷軸電流的通（tōng）路。從2012年（nián）9月，對6#電（diàn）機采用這種方法處理（lǐ）後，軸承使用至（zhì）今運（yùn）行正常（cháng），其餘各電機（jī）也采用這種處理方法，軸承（chéng）運行正常，再也沒有出現（xiàn）過故障。為了防範未然，要求檢修運行人員定期檢查軸承座的絕緣強度（dù），在電機每次檢（jiǎn）修前後也要檢查軸承座（zuò）的絕緣強度，保證絕緣不得低於0.5MΩ。
　　通過（guò）對該四台電機軸承座（zuò）和軸承（chéng）支（zhī）架（jià）處加絕緣墊圈的改造，消除了軸電流，至（zhì）今運行良好，取得了較好的經（jīng）濟效益和社會效益。

來（lái）源：《中小企業管理與（yǔ）科（kē）技》2015年第19期