劉斌1 趙齊2
（1.江（jiāng）蘇（sū）省（shěng）駱運管理處（chù） 223800；2.南京市市政設施綜合養護管理（lǐ）處 210000）
1 工程概況
江蘇省沙集抽水站位於睢寧縣沙集鎮南約（yuē）2km處的徐洪河上，該站（zhàn）是江蘇省利用世行貸款建造的泵站之（zhī）一（yī），為采用國（guó）內招標建設的泵站工程。該站選用1800HLB-10.5型立（lì）式混流泵，共5台套，單機流量10M3/S，設計揚（yáng）程10.5m，配套TL1600-20/2150主電機5台，功率1600kw，總裝機容量8000kw。
TL1600-20/2150型主電機共有8塊推力瓦，用於支承機組轉動（dòng）部分的（de）全部重量，推力瓦底（dǐ）部用抗重螺栓（shuān）支承在機架的軸（zhóu）承座上，並且（qiě）推力瓦的抗（kàng）重螺栓支承孔（kǒng）是偏心（xīn）的，電機（jī）的上（shàng）、下機架的油（yóu）槽內各裝有（yǒu）4塊導軸瓦用來控製主軸的徑（jìng）向位移。
2 軸電（diàn）壓和軸電流的產（chǎn）生
軸電壓是電動機兩軸承端或電機轉軸與軸（zhóu）承間所產生的電壓。電動機正常運行（háng）時，在主軸（zhóu）上會產生一定數值（zhí）的（de）電壓，大型電機（jī）達5-15V。軸電壓產生原因一般（bān）有以下幾種（zhǒng）：
（1）磁阻不平衡產生軸電壓
電動機是在正弦交變的電壓（yā）下運行的，電（diàn）動機的轉子是在正（zhèng）弦交變的磁場中運行。當電動機定子（zǐ）鐵芯的圓周方向上的磁阻發生不平衡時，便產生與軸相交鏈的交（jiāo）變磁（cí）通，從而產（chǎn）生交變電（diàn）勢，當（dāng）電動機產生轉動的磁極旋轉，通過各磁場（chǎng）極的磁通發生了（le）變化，於是（shì）就產（chǎn）生了與軸相交鏈的磁通（tōng）。隨著磁極的（de）旋轉，與軸相交鏈（liàn）的磁通交替變化，便產生了軸電壓。例如，電動機由於扇（shàn）形衝片、矽鋼片等疊裝因素，再加上鐵芯槽、通風孔等的存（cún）在，造成在磁路中存在不（bú）平衡的磁阻，並且在（zài）轉軸的周圍有交變磁通切割轉軸，在軸（zhóu）的兩端感應出軸電壓。這種（zhǒng）電壓是（shì）沿軸向而產生的，如果（guǒ）與軸（zhóu）兩側的（de）軸承直接接觸形成閉合回路，就產生了軸電流（liú）。
（2）逆變供電產生軸（zhóu）電壓
電動機采用逆變供電運行時，由於電源電壓含有（yǒu）較高次的諧波分量，在電壓（yā）脈衝分量（liàng）的作用下，定子繞組線圈端部、接（jiē）線部分（fèn）、轉軸之間產生電磁感應（yīng），使轉軸的（de）電位發生變化，從而產生軸電壓。
（3）靜電感應產生軸電壓
在電動機運行的現場周圍有（yǒu）較多的高壓設（shè）備，在強電場（chǎng）的作用下（xià），在轉（zhuǎn）軸的兩端感（gǎn）應出軸電壓。
（4）外部電源的介入產生軸電壓
由於運行現場接線（xiàn）比較繁雜，尤其大（dà）電機保護、測量元件接（jiē）線較多，哪一根帶電線頭搭接在轉軸上，便會產生軸電壓。
（5）其他原因
靜電荷的積累、測溫元件絕緣破損等因素（sù），都有可能導致軸電壓的產生。軸電壓產生後，一旦在轉軸及機座、殼體間形成（chéng）通路，就產生軸電流。靜電荷產生的軸電壓是間歇的（de），並且是非周期性的，其大小與運轉狀態、流體的狀態等因素（sù）關係很大。
3 軸電流對軸承的破壞
正常情況下，轉軸與（yǔ）軸（zhóu）承間的潤滑油膜起到絕緣的作用。對於較低的軸電壓，這層潤滑油膜仍能保護其絕緣性（xìng）能，不會產生軸電流。但是當軸電（diàn）壓增加到一定數值時，尤其在電動機啟動時，軸承內的潤滑油膜還未穩定形成，軸電壓將擊穿油膜而放電，構（gòu）成回路，軸電（diàn）流將（jiāng）從（cóng）軸瓦和轉軸的金屬接觸點通過，由於該金屬接觸點很小，所以這些點的電流密度（dù）大，在瞬（shùn）間產生（shēng）高（gāo）溫，使（shǐ）軸瓦局部燒熔，被燒熔的（de）軸瓦合（hé）金（jīn）在碾（niǎn）壓力的作用下飛濺，於是在軸瓦內（nèi）表麵上燒出（chū）小凹坑。一般（bān）由於轉軸硬度及機械強度比軸瓦合金（jīn）的高，通（tōng）常表（biǎo）現出來的症狀是軸瓦（wǎ）內表麵被壓出條狀（zhuàng）電弧（hú）傷痕。
同樣，由於軸電流的存在，它在鏡板（bǎn）和推力（lì）瓦間產生小電弧的侵（qīn）蝕，使被燒熔推力瓦合金逐漸粘（zhān）吸到鏡板上，破壞推力瓦工作（zuò）麵（miàn），引起推力瓦過熱甚（shèn）至燒瓦事（shì）故的（de）發生（shēng）。此外，軸電流的電（diàn）解作用也會使潤滑油變黑，降低潤（rùn）滑（huá）性能，使軸承溫度升（shēng）高。
在電動機運行過程中，如果在（zài）兩軸承端或電機轉軸與（yǔ）軸承間有軸電流的存在，那麽電（diàn）機軸承的使（shǐ）用壽命將會大大縮短。輕微的可運行上千小時，嚴重的甚至隻能（néng）運行幾小時，給現場安全生產帶（dài）來極大的影響。同時由於（yú）軸承損壞及更換（huàn）帶來的直接和間接經（jīng）濟損失也不可小計。
4 軸電流的防（fáng）範
針對軸電流形成（chéng）的根本原因，可以采用如下防範措施：
（1）在電機的製造過程中，應該按電機的磁（cí）極數來進行鐵芯分割數的組合，合理（lǐ）設計，以減少（shǎo）產生軸電壓的（de）各種因素。
（2）對於磁阻不平衡產生的軸電壓，采用在電動（dòng）機一（yī）側的軸承座下加絕緣墊的方法來防止軸電流的產生。這種方法主要是（shì）運用絕緣墊割斷軸與（yǔ）軸（zhóu）瓦（wǎ）之間形成的回路，使軸電流無法產生。
在大修中我們（men）一直采用這種方法，為（wéi）了防止軸（zhóu）電流對軸（zhóu）瓦的侵蝕（shí），將軸承與基礎用絕緣物隔開（kāi），以切斷電流的回路。采用在推力軸（zhóu）承的推力頭與鏡板之間裝有兩塊分半式絕緣墊（diàn），一般用酚醛層壓布板或3240環氧玻璃布板製成（chéng），厚度2mm，直徑大於鏡板2mm，鏡板與推力頭的連接螺絲外（wài）用絕緣套管進行絕緣，在上、下導軸瓦的頂、底及背麵，均設有絕緣用的絕緣板。所有絕緣物事先烘幹，在絕緣安裝後，軸承對地絕緣用500V搖表檢查，絕緣（yuán）電阻應不低與0.3MΩ。
（3）由靜電荷引起的（de）軸（zhóu）電壓可以采用在電（diàn）機負荷側的軸上加一塊接（jiē）地碳刷。碳刷（shuā）接地必須可靠，並且與（yǔ）轉軸可靠接觸。這（zhè）樣就能隨時將電（diàn）機軸上的靜電荷引向大地，保證轉軸電位為零電位，使其不（bú）能形成軸電壓，避免電荷（hé）放電形成的瞬間軸電流。
（4）及時檢查軸與軸瓦之間潤滑油的純度，發現油中帶水（shuǐ）必須進行過濾處理，否則油膜的絕緣強度不能滿（mǎn）足（zú）要求，容易被低電壓擊穿（chuān）。另外，還要保（bǎo）持絕緣墊的幹淨和幹燥，切實使絕緣墊起到絕緣的作用。
（5）為了避免其他（tā）電動機附件導線絕緣（yuán）破損造成（chéng）軸電流，檢修運行人員應細致檢查（chá）並加強導線或墊片絕緣，以消除不（bú）必要的軸電流隱患。
（6）通過一些先進的軸電流（liú）監測（cè）裝置，測量或在線監視軸（zhóu）電流，可以實時觀察軸電流的變化情況，遇有緊急情（qíng）況可及時報警。①測量裝置。FZD-3型發電機軸電流監視（shì）裝置是專門檢測（cè）軸電流大小的設備，裝置由傳感器和檢測顯示裝置兩部分組（zǔ）成（chéng）。傳感（gǎn）器（qì）為一個圓形環，可分兩瓣或四瓣，套在發（fā）電機軸的適當位置。檢測顯示裝置是（shì）標準型的二次儀表，可安裝於控製櫃上，監視（shì）、報警或控製停機，防止軸瓦損壞，保證機組安全運行。②在線監測裝置。ZDL軸電（diàn）流監測裝置采用德國SIEMENS公司PLC為核心控（kòng）製部件構成控製器（qì），采用空心環形互（hù）感器為軸電流傳感器（qì），監測水輪發電機組（zǔ）大軸產（chǎn）生的（de）軸電（diàn）流變化。PLC實時監測軸電流傳（chuán）感（gǎn）器的變化值與大軸電（diàn）流呈線（xiàn）性變（biàn）化關係，經濾波、數（shù）值變換處理後，確認軸電（diàn）流（liú）超（chāo）過整定值後，PLC控（kòng）製器輸出二級報（bào）警（jǐng）信號。控製器采用液晶作為（wéi）顯示單元，參數整定、實時顯（xiǎn）示清晰直觀。同時，PLC控製器可輸出與軸電流（0-5A）對（duì）應標準的4-20mA模（mó）擬量信號，滿足計算機監控係統測量要求。
5 結論
電（diàn）動機產生（shēng）軸電（diàn）壓是不（bú）可避免的（de），由軸電壓形成的軸電流對設備的危害（hài）是嚴重的，我們必須采取切實可行的措施（shī）防止軸電流的形成（chéng），Z大程度地降低軸電流對設備的損傷，使設備安全運行，提高泵（bèng）站的經濟效益。
來源：《江（jiāng）蘇水利》2007年10期
