洪錦華
（廣東粵電雲河發電有限公司）

　　【摘　要】通過介紹雲浮發電廠#1增壓風機電機（jī）軸電（diàn）流引起的軸承燒損情況及其修複（fù）過程，分析了采用滾動軸承的大中型電動機軸電流產生的原因及其（qí）對電動機軸承造成的損（sǔn）害，並（bìng）結合實踐經驗介紹了軸電流燒傷軸承的特征及防（fáng）止措（cuò）施，提出對高壓電機檢修時一定要注意軸電流問題，以（yǐ）減（jiǎn）少不（bú）必（bì）要的經（jīng）濟損失。

　　【關鍵詞】軸承燒損；電動機；分（fèn）析；軸電流；措施
　　雲（yún）浮發電（diàn）廠#1爐#1FGD#1增壓風（fēng）機電機，型號為YKK710-8，額定容量為1600kW，額定（dìng）電壓6kV，額定轉速744r/min，額定電流（liú）190.6A，F級絕緣，其電機軸承為滾動軸承。2010年1月至2010年2月期間（jiān），由於檢修過程中（zhōng）小失誤造成電機因軸電流引起運行故障，連（lián）續進行（háng）3次搶修。
　　1.運行及檢（jiǎn）修情況
　　2010年1月5日雲浮發電廠#1爐#1FGD#1增壓風（fēng）機電機運（yùn）行中電（diàn）機（jī）驅動端軸承溫度出現異常，至1月10日，溫度達到（dào）90℃，電機運行聲音開始出現異（yì）常，1月15日電機運（yùn）行尖（jiān）叫聲音異常明顯，振動加大（dà），進行第1次（cì）停（tíng）機搶（qiǎng）修，發現電機（jī）兩端（duān）軸承外圈彈道有軸向階梯（tī）深溝槽痕跡（jì），其中非負荷端軸承彈（dàn）道痕跡十分明顯。認為是軸承自身原因引起，更換驅動端23044CC/W33和非驅動（dòng）端23038CC/W33軸承後投入運行，2010年1月28日，電機溫度、聲音、振（zhèn）動異常加（jiā）劇，進行第2次搶修，發現軸承受損現象（xiàng）與上一次相同，用手（shǒu）觸摸感（gǎn）覺深溝（gōu）槽痕跡很明顯，其深溝狀痕跡位於軸承的下半部位。分析（xī）其原因可能是軸電流或裝配原因引起（qǐ），於（yú）是在電機（jī）非負荷端（duān）軸承（chéng）做絕緣處理（lǐ），在（zài）軸套與大端蓋間（jiān）加了一層約1mm厚的絕緣膜墊片，並對軸承套的固（gù）定螺栓加絕緣套管及絕緣（yuán）墊片。更換軸承後又再（zài）次投入運行，約15天後（hòu），電機溫度、聲音、振動迅速出現異常，於是進行第3次檢修。
　　2.電機軸承燒損原因分析及故障排除（chú）
　　電機連續（xù）出現（xiàn）3次同樣的故（gù）障現象，決定在第3次（cì）檢修前首（shǒu）先對其軸電壓進行測試，再解體檢修。
　　2.1電（diàn）機軸電壓（yā）及軸電流測試
　　測量軸電壓的接線^[1]，如圖1所（suǒ）示，電機運轉（zhuǎn）時，用交流電壓表（高內阻）測量電機軸的兩端軸電壓U1，然（rán）後將電機負荷側（非絕緣端）軸與軸承座短路（lù），確保接（jiē）觸良好，測量非負荷側（絕緣端）軸承座對地電壓U2，若（ruò）U2≈U1，說明防軸（zhóu）電流的絕（jué）緣（yuán）墊絕（jué）緣良好，若U2/U1<0.9，說（shuō）明（míng）絕緣墊（diàn）絕緣不良，若U2>U1，表明測量不準，應重新（xīn）測試。

　　檢修前測量為：
　　U1=0.88V，U2=0.16V，U2/U1=18%，遠小於90%。
　　表明電機防軸電流（liú）的絕緣很低。
　　從損壞的軸承內套看，其軌道上（shàng）都（dōu）存在大量麻點。仔細觀察，發現這些麻點都是由放（fàng）電產生。引起（qǐ）放電的原因是電機（jī）轉子存在較大軸電壓，在此電壓下電機產（chǎn）生嚴重的（de）軸電流，電流通過轉子和軸承時發生放電現象，使軸承內套產生麻點。麻點又使軸承（chéng）與轉子間的摩擦阻（zǔ）力加大，軸承溫（wēn）度迅速上升。溫度升高造成了軸承盒與軸承外套（tào）配合出現問題，引起軸承與軸承外套相對運動（dòng）並磨損軸承盒外蓋和內套；同時（shí）也使得軸承溫度繼續升高。由（yóu）於磨損嚴重，電機驅動端軸承出現位移，造成轉子驅動端與（yǔ）非驅動端不同心，軸承徑向受力不（bú）均，致使軸承滾柱與（yǔ）內套磨出劃痕。在次（cì）檢修時，由於軸承磨損非常嚴重，電機振動明顯，機械劃傷的痕（hén）跡掩蓋了大部（bù）分放電麻點，再加（jiā）上軸電流在（zài）電機軸（zhóu）承上引起的燒損事故較少，從而使檢修人員忽略了軸電流的存在。第二次檢修時，雖然分析原因時提到軸電流，也進行了相應的處理，但沒有引起足夠重視，沒有徹底（dǐ）消除軸電流，從（cóng）而導致第（dì）三次軸承損壞。通過以上測量、分析，確定了三次軸承損壞故障均由軸電流引起。
　　2.2故障排除
　　首先測量定、轉子之間氣隙，發現轉子偏心嚴重，Z大、Z小氣隙分別為2.0，1.0mm。
　　然後，先（xiān）拆卸（xiè）負荷端端蓋，將軸懸空使其不與轉子鐵芯接觸，測量非負荷端軸承（chéng）座對（duì）地（機殼）之間的絕緣為0，當拆卸掉軸承座與大蓋連接的6顆螺栓後，再測試其絕緣為（wéi）0.5MΩ。檢查這6顆連接螺栓（shuān）的螺杆非（fēi）螺（luó）紋段全部有絕緣套管，但絕緣套管長度不夠且轉（zhuǎn）子偏心嚴重，使得螺杆有一（yī）小部分（fèn）與電機端蓋直接接觸，使防軸（zhóu）電流的絕緣墊被短接沒有起到絕緣作用。同時，由於定轉子之間的氣隙不均（jun1）勻使得軸電壓升高。因此，電機產生軸電流很快出現故障。
　　Z後，更換緣套管和軸承進行回（huí）裝並重（chóng）新調整定、轉子之間的氣隙，先加380V的低壓進行空載試運轉，測試非負荷端軸承與軸之間的（de）絕緣為0.5MΩ，需注意的是電（diàn）機剛裝後（hòu），由於負荷端沒有絕緣（yuán）墊，這（zhè）時測試其絕（jué）緣仍為（wéi）0，隻有在運（yùn）行時，兩端軸與軸承間形成（chéng）了油膜，油膜起到了（le）一定的絕緣作用，才能測出其絕緣。第2次搶修時，雖（suī）然在端蓋與機殼間加（jiā）了1mm厚的絕緣膜墊片（piàn），端蓋螺（luó）栓也采取了絕緣措施，但由於絕緣套管長度不夠使得絕緣膜墊片沒有起到絕緣（yuán）作（zuò）用。
　　2.3運行測試
　　電機現場就位帶載運（yùn）轉（zhuǎn）後，再接（jiē）照圖1接線方法對電機軸電壓進行測試，測試結果為：U1=1.25V，U2=1.16V，U2/U1=92.8%>90%。這已表明防軸電流的絕緣墊絕緣比較好，同時測（cè）試軸承座對地絕緣為0.5MΩ，根據電機原始資料其值大於0.1MΩ即可滿足防軸電流要求（qiú）。
　　3.產生軸電流的原因及危害^[2]
　　電動（dòng）機軸電（diàn）壓（yā）延軸向產生，當電動機轉軸、軸承、定子基座或輔助（zhù）裝置與大地構成了閉合回路，在電動機中就會有軸電流產生。軸電流是軸電壓通過電（diàn）動機軸（zhóu）、軸承、定（dìng）子機座或輔助裝置（zhì）構成閉合回路產生的。電動機軸電壓是其兩軸承或電動機轉軸與軸承間所產生的電壓，其產生原因有以下幾種（zhǒng）。
　　3.1電機轉（zhuǎn）軸本身帶磁或定子磁場不平衡產生軸電壓
　　電動機是在正弦交變的電壓下運行的，電動機轉子是（shì）在正弦交（jiāo）變的磁場中運行。電（diàn）動機由於扇形衝片（piàn）與極對數關係不正確（què），矽鋼片鐵芯材料的方（fāng）向性等疊裝（zhuāng）因素，鐵芯槽、通（tōng）風孔等存在產生的剩（shèng）餘磁通（tōng），使磁路中產生不平衡的磁阻，電動機中便產生（shēng）與軸相交鏈的交（jiāo）變磁通，在軸的兩端感應（yīng）出軸電壓。該電壓是沿軸向產生（shēng）的，如（rú）果與軸兩側的軸承直接接觸形成閉合回路，將有軸電流產生。

　　3.2逆變電源供電運行產生軸電壓
　　電動機采用逆變電源供電運行時，由於電源（yuán）電壓含有（yǒu）較（jiào）高次的諧波分量，在電壓脈衝分量的作（zuò）用下，定子繞組線（xiàn）圈端部、接線部分及轉軸之間（jiān）產生電磁感應，使轉軸的電位發生變（biàn）化，從而產（chǎn）生軸電壓。
　　3.3靜電感應產生軸電壓
　　在電動機運行的現場周圍有較多的高壓設備，在強電場的作用下，在轉軸的（de）兩端感應出軸電壓。
　　3.4外部電（diàn）源的介入產生軸電（diàn）壓（yā）
　　由於運行現場接線比較繁雜，尤其大型電動（dòng）機的保護（hù），測量元（yuán）件接線較多，隻要接線頭搭接在轉軸上，就會產生軸電壓。
　　雖然電機因各種（zhǒng）原因產生的軸電壓很低，隻有0.5～2V左右，但因電流回路阻抗很小（xiǎo），所以將有很大軸電流產生，對電機產生很大的危害，如果長期存在軸電流（liú），軸承小蓋及軸承盒磨損非常嚴重，電動（dòng）機運（yùn）行噪聲大，振動很大，Z後導致軸承燒損，嚴重時足以把軸頸（jǐng）和軸瓦燒壞。
　　4.軸電流燒傷軸承的特征
　　有時軸電流作用在電機軸承上引起軸承燒損的事故不（bú）會引起人（rén）們（men）的注（zhù）意。在發生軸承燒損事故（gù）時，往往隻注意從機（jī）械配（pèi）合（hé）方麵考慮。更換新軸承後，因（yīn）為電機的軸電流並沒有消除，又（yòu）引起軸承燒損事故，造成不必要（yào）的損（sǔn）失。
　　正常情況下，轉軸與軸承間有潤（rùn）滑油膜的存在，起到絕緣（yuán）的作用。對於較低的軸電壓，這層潤滑油膜仍能保護其絕緣性能，不會產生軸（zhóu）電流。但是當軸電壓增加到（dào）一（yī）定數值時，尤其在電動機啟動時，軸承內的潤滑油膜（mó）還未穩定形成（chéng），軸電壓將擊穿油膜而放電（diàn），構成回路，軸電流將從（cóng）軸承和（hé）轉軸（zhóu）的金屬接觸點（diǎn）通（tōng）過，由於該金（jīn）屬接觸點很小，所以這些點的電流密度大，在瞬間產生高溫，使軸承（chéng）局（jú）部燒熔（róng），被燒熔的軸承合金在碾壓力（lì）的作用（yòng）下飛濺，於是在軸承內（nèi）表麵（miàn）上燒出小凹坑。一般由於轉軸硬度及機械強度比軸承燒熔合金的高，通常表現出來的症狀是軸承內（nèi）表麵被壓出條狀（zhuàng）電弧傷痕。見下圖2。這是軸電流對滾（gǔn）動軸承破壞的共同特征。同時其表（biǎo）麵還伴有麻點、傷痕，有的甚至還有裂紋出現。同時，電機軸承溫度上升很快，並伴有潤滑油脂流出。

　　造成條狀電弧傷痕的燒痕是由於滾柱或滾珠在軸承圈的跑（pǎo）道上滾動和輾壓跑道時，在輾（niǎn）壓接觸地方（fāng），接觸電阻很小，並將潤滑脂擠（jǐ）向兩側，當滾（gǔn）動體將要離開原位置時，產（chǎn）生小間隙，這時會有放電現象產生，類似（sì）於電火花作用和影響，將跑道（dào）表麵燒成線條狀痕（hén）跡。線條的個數與軸（zhóu）電流（liú）頻率、電機（jī）轉速和軸承內狀況有關。當後（hòu）來的滾動體繼續向前轉動時，因輾壓使燒痕壓平、壓光，所以跑（pǎo）道表麵會出現光亮。
　　5.改進措施
　　軸（zhóu）電壓（yā）是伴隨設（shè）備的設計、製造、安裝、運行而產生的，對於我（wǒ）們來說一般無法避免。但軸電壓造成的危害必須具備兩個條件：一是軸電壓存在；二是軸承的絕緣破壞（huài），給軸電流提供通（tōng）道，兩者缺（quē）一不可。當（dāng）電機出現軸電流後，必須采取措施將（jiāng）其消除。具體方法如下：
　　（1）在軸端安裝（zhuāng）接地碳刷，以降低軸電位，使接地碳刷可靠接地，並且（qiě）與轉（zhuǎn）軸可靠接觸（chù），保（bǎo）證轉軸電位為零電位（wèi），以此（cǐ）消除（chú）軸電（diàn）流。
　　（2）對電機軸承絕（jué）緣，將電機一（yī）端（一般在（zài）非驅動（dòng）端（duān））的（de）滾動軸承（chéng）與其端蓋絕緣，為此要在軸承套與端蓋接（jiē）觸麵（miàn）加絕緣圈，並對軸承套的固定螺栓加絕（jué）緣套管（guǎn）及絕緣墊（diàn）片進行絕緣，然後用兆歐表測量其絕緣（yuán）情況，絕緣不得低於（yú）0.5MΩ，以確保完成隔斷軸電流的（de）通路。
　　（3）為了避免其他電動機附件導線絕緣破（pò）損造成的軸電流，往往要求檢修運行人員細致檢查並加（jiā）強導線或墊片絕緣，以消除不必要的軸電流隱患。
　　一般通過以上處理，大多電動（dòng）機的軸電流微乎（hū）其微，已對電動（dòng）機構不成實質上危害。現場實踐證明，經上述方（fāng）式處理後實際使用壽（shòu）命可（kě）由（yóu）原幾（jǐ）十個小時提高到上萬小時，效果比較明顯，尤其對高（gāo）壓（yā）電動機軸電流的防範效果好，對安全生產具有積極作用。
　　6.經驗總結
　　電機消除軸電流後運行至今兩年多了，目前運行情況良好，電流（liú）、聲音、振動、溫度都很正常，取得了（le）較好的經濟效益。通過這起電機故障排除和原因分析（xī），提示檢修工作務必細心，特（tè）別是檢修大電機時一定要注意軸電流問題，需做好以下工作：了解電機（jī）防軸電流的結構，檢查防軸電流的絕（jué）緣墊以及絕緣（yuán）螺栓（shuān）套管、墊圈等情況，不能隨意更（gèng）換其中的元件；調（diào）整好電機定、轉（zhuǎn）子之間的氣隙，盡量使定、轉子的磁中心重合；必要（yào）時進行軸電壓（yā）測（cè）試，以檢查防軸電（diàn）流絕緣墊的絕（jué）緣情況，及早發現問題（tí）及早處理。
　　參考文（wén）獻：
　　[1]西（xī）南電業管理局試驗研究所高（gāo）壓電氣設備試驗（yàn）方（fāng）法北京：利電力出版社，1993.6.
　　[2]劉斌，趙齊：淺談電動機（jī）軸電流（liú）產（chǎn）生的原因及防範[J]江蘇（sū）水利2007年（10）.

來源：《科學時代》2013年6期