摘　要：某（mǒu）直接空冷機組凝結水泵電動（dòng）機帶負荷運行時，軸承水平（píng）方（fāng）向的Z大振動值為0.066mm，軸承溫度在30～45℃。發生故障（zhàng）時（shí），凝結水泵電動（dòng）機非驅動（dòng）端水平方向的Z大振動值上升至0.13mm，電動機下軸（zhóu）承溫度驟升至84℃，並且呈加速劣化趨勢，停機解體檢查發現電動機驅動端軸承室嚴重磨損。分析認為軸承室（shì）磨損故障是由電動機磁力（lì）中心偏移引發的振動大問題引起的。對已磨損的端蓋軸承室進行（háng）了重新補焊車加工，使軸承與軸承室之間的緊力達到（dào）-0.02mm，重（chóng）新（xīn）校核了中心；將（jiāng）電（diàn）動機上軸承（chéng）蓋止（zhǐ）口升高密封墊更換成厚度（dù）為2.0mm的石棉墊，使電動機轉子重量重新落於電動機上部軸承之上。處理後電動機軸承振動值降至0.065mm的正常水平，軸承溫度也（yě）恢複了正常。
　　關鍵（jiàn）詞：立式電動機；軸承室；軸承蓋；止口升（shēng）高密封墊；推力軸承（chéng）；磁力中心；振動
　　1　機組概況
　　某（mǒu）電廠一（yī）期工程安裝2台600MW超臨界、雙缸（gāng）雙排汽、國產化直接空冷機組，是在高緯度（北緯49°13′）地區首次應用的600MW超臨界（jiè）直接空冷（lěng）機（jī）組（zǔ），工程於2010-12-01全麵竣工投產。電廠（chǎng）凝結水係統配備了4台凝結水泵，每台凝結水泵各配（pèi）置了1台湘潭電動機股份有限公司製造（zào）的2000kW空水冷全封閉式鼠籠轉子三相立式異步電動機。
　　1.1　凝結泵參數
　　凝結水（shuǐ）泵主要設計（jì）參數（shù）如表1所（suǒ）示。 　　1.2　凝結（jié）水泵電動（dòng）機參（cān）數
　　電動機（jī）型號為YKSL2000-4/1180-1，定子采用外壓裝結構，定子繞組采（cǎi）用F級緣、防暈材料，繞組（zǔ）端部采（cǎi）用了特殊綁紮（zhā）工藝以保證牢固可（kě）靠^[1]。整個定（dìng）子采用真空壓力浸（jìn）漬（zì）F級無溶劑（jì）漆（VPI）工藝處理，電動機具有可靠的絕緣（yuán）性（xìng）能和優良的防（fáng）潮、抗衝擊能力。轉子采用（yòng）鼠籠式銅（tóng）條轉子結構，結構及製造工藝均可保（bǎo）證電（diàn）動機可靠（kào）運行。為了提高電動機軸向負載的承受能力，電動機自由端軸承為2套推力軸承（型號SKF 7330BCBM），驅動端軸（zhóu）承為滾動軸（zhóu）承（型（xíng）號SKF 6236/C3）。電動機的上、下軸承室均采用油脂（zhī）不停（tíng）機填加和排出裝置^[1]。凝結水泵電動機主要設計參數見表1。
　　2　凝結（jié）水泵電動機故障現象與原因分析
　　2.1　故障現象
　　自2010年投產以來，各凝（níng）結水泵（bèng）電（diàn）動機一直穩定運行，帶負荷運行時水平方（fāng）向的Z大振動（dòng）值為0.066mm，軸承溫度一直比（bǐ）較穩定（30～45℃）。但是（shì）2012-02-17，其（qí）中1台凝結水泵電（diàn）動機（jī）非驅（qū）動端（duān）水平方向的Z大振動值（zhí）上升至0.13mm，並且呈加速劣化趨勢（shì）；2012-02-25淩晨，該電動機下軸承溫度驟升至（zhì）84℃。停機後，解體檢查發現電動機（jī）驅（qū）動端軸承室嚴重磨損（sǔn）。圖1為軸承室端蓋軸套磨損情況。

 

　　2.2　軸承室磨損原因排查
　　2.2.1　軸（zhóu）承損壞（huài）
　　電動機軸（zhóu）承損壞會加大軸承內外套之間的阻力，當阻力大於軸承外套與軸承室外套之間的摩擦力時就會發生跑套現（xiàn）象^[2-4]。電動機解體後，對電動機驅動端軸（zhóu）承進行了檢查。檢查時軸承（chéng）轉（zhuǎn）動靈（líng）活，各部分均完好，隻是油脂輕微劣化，並不影（yǐng）響電（diàn）動機正（zhèng）常運行，未發現其他異常（cháng）現象。
　　2.2.2　電動機端蓋加工超差
　　電動機裝配時，軸承室與軸承應該采用過盈配合或過渡配合。如果電動機端蓋加工超差，或接近公（gōng）差上限，電動機長時間運行後（hòu）也會造成軸承室磨損^[3]。通過對端蓋未損壞部分進行測繪、核對，測繪數據基本符合圖紙要求。
　　2.2.3　不按規程要求拆裝
　　電動機端蓋的內、外小蓋裝（zhuāng）反或大端蓋裝配錯誤（wù）也會導致中心偏移等（děng）現象，造成端蓋（gài）軸套磨損。自2010年投運以來，凝結水泵電動機從未進行過任何檢修工作，日常維護也（yě）隻是定期添加油脂，可以排除檢修過程中違章拆卸造成軸承室磨損。
　　2.2.4　環（huán）境溫度造成公差超（chāo）標
　　由於鋼和鑄鐵的膨（péng）脹（zhàng）係數（shù）不同，當溫差過大或溫度過高時，因鑄鐵和鋼的膨脹（zhàng）量不同，也會造成端蓋與（yǔ）軸承的配合公差超標^[4]。但電動機安裝在廠房泵坑內（nèi），運行（háng）記錄顯示電動（dòng）機的運（yùn）行環境溫度常年維持在22～29℃，溫差、溫度均正常（cháng）。
　　2.2.5　軸電壓（yā）過大
　　電動機軸電流是指電動機（jī）通過轉軸（zhóu）—兩端軸承—電動機定子外殼形成的（de）閉合循（xún）環電（diàn）流（liú）。軸電流的存在是因電動機運行時轉軸兩端（duān）對地出現電位差（即軸電壓（yā））造成的。由於設計及製造原因，每台電（diàn）動機都可能存（cún）在或高或低的軸電壓，過高的軸（zhóu）電壓會（huì）擊穿軸承油膜形成軸電（diàn）流，對電動機運行造成威脅^[3]。此類故障主要表現為油膜破壞、軸承（chéng）及軸徑受到電弧放電損傷或（huò）燒損。檢查時未發現此類（lèi）異常現象。
　　2.2.6　電動機振動大
　　故（gù）障發生後，調取了4台凝結水泵電動機自投產以來的所有運行（háng）記（jì）錄，分析發現各電動機振動值都有1個（gè）共同特點，即隨著運（yùn）行時間的增長，電動機振動值越來越大。故障（zhàng）發（fā）生前約40h，該電動機（jī）振動值突增至0.13mm，由（yóu）此判斷軸承室磨（mó）損應該是由電動機振動（dòng）大（dà）故障引（yǐn）起的。
　　2.2.6.1　電動機振動的主（zhǔ）要影響因素
　　引起電動機振動的主要因素（sù）為機械（xiè）力不平衡或電磁力不（bú）平衡^[2-4]。
　　（1）機械力不平衡方麵：轉子大軸彎曲變形，電動機中心軸線與其所帶負載的中心軸線不對稱；地腳螺栓緊固不到位；支持軸承損（sǔn）壞；台板基礎不平；轉子動平衡遭到破壞；與（yǔ）電機相連的齒輪、聯軸器齒輪咬（yǎo）合不良，輪齒磨損嚴重等。通（tōng）過現場檢查、測（cè）量，機械力不平衡方麵並未發現問題。
　　（2）電磁力不平衡方麵：三相電源不平衡；交（jiāo）流電動機定（dìng）子接線錯誤、繞線型異步電動機轉子繞組短路；同步電動機勵繞組匝間短路；同步電動機（jī）勵磁線圈連接錯誤；籠型異步電動（dòng）機轉子（zǐ）斷條；轉子鐵心變形造成定、轉子（zǐ）氣隙不均，導致氣隙磁通不平衡；定（dìng）子（zǐ）鐵心與轉子鐵心磁（cí）力中（zhōng）心不對（duì）稱等。
　　現場對電動（dòng）機定子、轉子（zǐ）進行了試（shì）驗檢查，測量了電動機各部件及配件的（de）裝配尺寸，Z終發現電動機軸承止口升高密封墊（材質為橡膠）經油脂腐蝕後嚴（yán）重老（lǎo）化變（biàn）形，導致電動機磁力中心出現不對稱情況（kuàng），運行中因偏磁力的作用引起了（le）電（diàn）動機振動大故障，進（jìn）而導致軸承室端蓋磨損。圖2為止口升高墊變形位置示意圖。

　　2.2.6.2　磁力中心偏（piān）移的（de）原因
　　電動機軸承止（zhǐ）口（kǒu）升高密封墊經油脂腐蝕後，厚度（dù）從原設計值2.0mm降至1.2mm，變形嚴重。由（yóu）於電動機軸承外圈整體下移了0.8mm，這樣（yàng）就造成電動機轉子整體向（xiàng）下移動了0.8mm，致使電動機磁力中心發生了偏移，電動機在偏磁力的作用下產生了過大的振動。運行過程中，由（yóu）於（yú）止口升高密封墊受（shòu）析出潤滑脂腐蝕（shí）而老化變（biàn）形的過程較慢（màn），所以電動機振動（dòng）幅值呈逐漸（jiàn）變大的趨勢（shì）。較大的振動會對（duì）下軸承（chéng）造成（chéng）負載衝擊（jī），受振動的影（yǐng）響導（dǎo）致端蓋軸承室逐漸磨損。由（yóu）於電動機的上軸承（chéng）（即推力軸承，用來承受軸向力的專用軸承）已無法承受原有的軸向推力，致使電動機下軸承（chéng）承受了轉子（zǐ）的絕大部分（fèn）軸向力（lì）。電動機下軸承長時間在超負荷狀態下運轉，在過大的摩擦力的作用下溫度逐漸升（shēng）高，加劇了下軸承對端蓋軸承室的摩擦。
　　3　故障處（chù）理與效果
　　3.1　處理方法（fǎ）
　　防止電動機（jī）軸承外套和端蓋（gài）轉套的方法（fǎ）有很多，現場主要采用在外套與（yǔ）軸套之間加裝（zhuāng）特製的鋼片（piàn）或采用鑿毛（máo）的方法（fǎ）來增加（jiā）阻力^[4]，但（dàn）這2種方（fāng）法的處理效果都不理想。另外也有采用膠粘法進行處理的，但由於該電動機軸承外（wài）套與端蓋軸（zhóu）套間磨損（sǔn）十分（fèn）嚴重，用以上方法均已不能保（bǎo）證徹底消除隱患，現場製定了如下（xià）的解（jiě）決措（cuò）施：
　　（1）對已磨損的（de）端蓋軸承室進行重新補（bǔ）焊車加工，使軸承與軸承室之間的緊力達到-0.02mm，並重新進行了中心校核（hé）工作。
　　（2）將電動機上軸承蓋止（zhǐ）口升高密封墊更換成厚度為2.0mm的石棉墊，使電動機轉子重量重新落於（yú）電（diàn）動機上軸承之（zhī）上。雖然由於橡膠升高密（mì）封墊具有良好的密（mì）封特性，但（dàn）存在易變形（xíng）的缺點，所以檢修時（shí）將原來的橡膠墊更（gèng）換為石棉墊，主要是為了保證升高墊不發生（shēng）因（yīn）析（xī）出油脂的腐蝕而變（biàn）形。
　　3.2　處理效果
　　檢（jiǎn）修工作完（wán）成後，各項調試、試驗均合格，啟動電動機進行空（kōng）載試（shì）運。試運1h後，測量電動機非（fēi）驅動端振動值為0.069mm，下軸承（chéng）溫度為43℃。但電動機負載運（yùn）行72h後，振動值又有增長趨勢，非驅動（dòng）端振動逐漸由0.069mm增長至0.12mm，隨即停機（jī）進行檢查（chá）。檢查時發（fā）現由於電動機轉子本（běn）身質量較大（dà），導致石棉墊被壓變形（xíng），厚度由原來的2.0mm壓至1.5mm，且電動機驅（qū）動端軸承小油蓋螺栓有鬆動（dòng）現象，由此（cǐ）可以判斷轉子（zǐ）又出現了下沉情況。檢（jiǎn）修人員隨即對非驅動（dòng）端軸承蓋止口升高密封墊重新進行了增高處理，厚（hòu）度（dù）增加（jiā）至設計值2.0mm。處理完後再次啟動（dòng）試運，電動機振動和軸承溫度均恢複正常，振動值降至0.065mm，且一直（zhí）保（bǎo）持穩定，再未發生異常現象（xiàng）。
　　問題解決後，對其餘3台凝結水（shuǐ）泵電動機也逐一進行了檢查，發（fā）現（xiàn）均存在（zài）同樣的（de）問題，且（qiě）驅動端軸承室都有不同（tóng）程度的磨損情（qíng）況。按照上述方法，對另外3台（tái）電動機逐一進行了處理，處理完畢後運行狀況良好。
　　4　結語
　　凝結水泵電動機的正常運行與否關係到整個凝結水（shuǐ）係統能否可靠運行，甚至會影響整個機組的安全穩定運行，應及早進行處理。電（diàn）動（dòng）機本體裝配不當會導致電動機磁力中心偏（piān）移，在偏磁力的作用下易引起電動機（jī）的振動（dòng）超標。現場在處理電動機（jī）振（zhèn）動故障時，軸承室止口升高密封（fēng）墊變形因素往往被忽視，但該問題很容易導致電動機前端蓋軸承室發生嚴重磨損。很多電動機生產廠家為了節約成本，在（zài）電動機出廠時都裝配使用了橡膠材質的止口升高密封墊，導致類似（sì）事故的根（gēn）本原因就在於這種橡膠材質升（shēng）高密封墊（diàn）的剛性不夠，易變形、腐蝕。此類故障往往是因電動機零部件選用不當造成的，零件選取（qǔ）時沒考慮能否保證電動機長周期（qī）地安全（quán）穩定運（yùn）行。建議今後同類型電動機（jī）生產廠家在設計止口（kǒu）升高密封墊時，充分（fèn）重（chóng）視設備的可（kě）靠性（xìng），Z好選用帶（dài）鋼（gāng）骨架的丁腈橡膠止口（kǒu）升高密封墊，既保證裝配尺寸符合要求，又保證軸承析（xī）出油脂的密封。
　　另外，建議電（diàn）廠運行維護人員加（jiā）強設備的巡視、保養及檢（jiǎn）查工作，定（dìng）期對電動機振（zhèn）動（dòng）趨勢進（jìn）行分析，對存在問題的電動機進行重（chóng）點監督（dū）並及時處理，以提高機組運行的經濟性與穩定性（xìng）。
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