內(nèi)容提要：本文簡單分析了防爆電機“抱軸”故障的各種情況，提出了解決的方法。隨著石油、化工行業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)石油深加工產(chǎn)品不斷開發(fā)，我公司煉油生產(chǎn)裝置不斷增加，煉油已達1600萬噸/年加工能力。然而，所需配套電機的種類、規(guī)格、數(shù)量猛增，致使防爆電機（隔爆型、增安型）的數(shù)量越來越多。由于防爆電機大量的增多，電機“抱軸”故障也有所增多，電機“抱軸”是電機維修中較為常見的問題之一。本文根據(jù)維修中的點滴體會從電機結(jié)構(gòu)、電機裝配、軸承質(zhì)量和使用維護等方面提出自己粗淺的看法。
1、隔爆型電機的軸貫通結(jié)構(gòu)
中型隔爆型電機軸貫通部分較普通電機復(fù)雜。為滿足防爆性能要求而設(shè)置的曲路環(huán)、迷宮環(huán)，有較長的隔爆接合面、且隔爆間隙?。ǚ辣g隙W≤0.3），不利于散熱。從維修過的JB0630電機，由于該結(jié)構(gòu)軸承套、內(nèi)蓋、曲路環(huán)、迷宮環(huán)及相應(yīng)配合要求有較高的垂直度、平行度和同心度等形位精度要求，而現(xiàn)行的部分零部件加工、檢測手段等不完全能達到設(shè)計要求，使在電機裝配和運行中，因隔爆間隙小，不利散熱的因素，使其電機溫度升高，同時受軸熱膨脹的影響，對軸承、內(nèi)蓋、曲路環(huán)、迷宮環(huán)的影響等，導(dǎo)致隔爆間隙更小，同時因誤差影響而不能很好地自動調(diào)整間隙而摩擦發(fā)熱，直至軸承燒壞、粘結(jié)而造成“抱軸”。
防爆電機由于設(shè)置曲路環(huán)、迷宮環(huán)等結(jié)構(gòu)不但零部件加工要求精度高，而且裝配工藝要求也較高，電機在檢修過程中，要進行對每個零部件的檢測，使零部件既要達到公差要求，也要滿足防爆性能要求。提高電機裝配質(zhì)量，從而減少電機“抱軸”故障率。我們?nèi)栽诔６b置P001A電機檢修時，對零部件未進行檢測，其次，因裝配經(jīng)驗不足，在電機裝配試機時，就出現(xiàn)電機軸承故障，幸而及時發(fā)現(xiàn)，軸檔未受損傷。之后，常二裝置有6臺高壓電機（JB630），電機檢修時，加強對每個零部件的檢測，檢測中發(fā)現(xiàn)部分電機的軸套、曲路環(huán)、內(nèi)小蓋的內(nèi)外圓有不同程度的變形，有的呈橢圓形。為此，對這些零部件重新進行精加工處理，提高了零部件精度，問題得到了解決，電機檢修后，電機運行情況良好。
2、較大的轉(zhuǎn)子重量
中型隔爆電機為改善電機內(nèi)部的通風(fēng)散熱條件，常采用在轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)置兩個內(nèi)風(fēng)扇，同時為滿足風(fēng)壓、風(fēng)量的要求，而使內(nèi)風(fēng)扇的軸向尺寸較長。另外，在定子線圈兩側(cè)端部也留有較大長度的空間，以形成電機內(nèi)部較通暢的循環(huán)風(fēng)路，由于結(jié)構(gòu)上的原因而增大了軸承間距。防爆電機有較復(fù)雜的軸承結(jié)構(gòu)（軸承套、曲路環(huán)、迷宮環(huán)等）。其次，轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)有兩個直徑較大的平衡環(huán)，這樣就相應(yīng)增加軸的直徑和長度，增加了轉(zhuǎn)軸的重量。一臺JB0630-2，450KW電機，轉(zhuǎn)軸長度達2100mm，重量超過1200kg，今年更新改造的重整機501/1新氫壓縮機YAKS900-181250KW電機，轉(zhuǎn)軸長度達4000mm，重量超過7500kg，使軸承靜負荷的增加。在石化行業(yè)中，為保證裝置生產(chǎn)安全、可靠，往往機泵均設(shè)置二臺，一臺在運行，另一臺作為備用。而備用電機有時長期間不運轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)軸自身重負荷的影響，導(dǎo)軸伸端變形彎曲，使電機在運轉(zhuǎn)中振動增大，影響軸承使用壽命，在維修中，轉(zhuǎn)軸上車床百分表校驗時，常發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸軸伸端有0.02~0.03mm的彎曲度，有時彎曲度更大。這是由于較大的轉(zhuǎn)軸重量所致。因此，備用電機不能長期備而不用，應(yīng)經(jīng)常切換運行才好。其次，對備用電機應(yīng)經(jīng)常進行盤車，改變轉(zhuǎn)軸角度（轉(zhuǎn)動角度以180度為佳），這是防止轉(zhuǎn)軸變形彎曲的有效措施。
3、軸承內(nèi)、外徑的公差配合精度
軸承內(nèi)徑與軸檔配合及軸承外徑與軸承套內(nèi)徑的配合，如果配合過盈略大，則可能造成由于熱膨脹長住軸承套，吃掉軸承游間而研傷軸承，引起發(fā)熱，直至軸承燒壞，發(fā)生“抱軸”故障。為此，對軸檔加工公差尺寸盡量控制在中間公差。根據(jù)資料可得，軸的軸承檔直徑，使用滾動軸承時，其選擇公差為“K6”。
如果軸檔加工尺寸過小，則會發(fā)生軸承跑內(nèi)圈現(xiàn)象，引起發(fā)熱，粘結(jié)軸檔同樣會造成“抱軸”故障。因此，檢修時應(yīng)嚴(yán)格把住軸檔公差尺寸。軸檔尺寸過小，就要刷鍍處理。如2003年3月，重整機502/2加氫循環(huán)壓縮機KR5429B-EA04350kw電機檢修中發(fā)現(xiàn)后軸檔公差尺寸偏小φ95-0.01，為此，對軸檔進行了熱噴鍍處理。然后上磨床精加工，尺寸控制在φ95+0.015，保證軸承的實際配合精度，電機檢修后一直趨于良好的運行狀態(tài)。
軸承與軸承室配合，其軸承套內(nèi)徑選擇公差見表二。在加工中應(yīng)盡量控制在中間公差的上偏差區(qū)間內(nèi)，呈間隙配合，以保證電機在額定運行中其軸貫通部分發(fā)熱時，為熱膨脹留有一定裕度。但是軸承套加工尺寸不宜過大，否則會發(fā)生跑套現(xiàn)象，軸承更容易發(fā)熱，為此在檢修中，應(yīng)嚴(yán)格把住軸承內(nèi)、外徑實際配合精度，以保證軸承裝配后達到有限自由的穩(wěn)定運行狀態(tài)。
4、軸承的質(zhì)量
防爆電機采用軸承應(yīng)選用電機專用軸承，即帶“zz”或“C3”標(biāo)志的軸承。電機用軸承除軸承牌號外，其精度、徑向游隙的選擇將直接影響其使用壽命，對于中大型電機用軸承徑向游隙大一點為宜，一般游隙選在0.08~0.10mm左右，稍大的徑向游隙為軸承的熱膨脹預(yù)留一定裕度。常一裝置P111/1、2及重一裝置ｐ601/1、2、3三臺熱載體泵高壓電機，電機選用JB0630型，電機為早期產(chǎn)品。由于電機容量大，轉(zhuǎn)子軸徑相應(yīng)增大，選用320軸承，軸承越大，極限轉(zhuǎn)速越低。從資料查得：此軸承極限轉(zhuǎn)速為2800r.p.m，電機的實際轉(zhuǎn)速已超越了它的極限轉(zhuǎn)速。顯然，軸承的可靠性大為降低。對于軸承的質(zhì)量問題，無論是材質(zhì)、熱處理、加工、裝配、檢驗等工藝要求難以保證，導(dǎo)致軸承質(zhì)量問題時有發(fā)生。今年，催化大修改造時，P312/1、2電機更新YB355S2－4W200KW電機檢修時，軸承型號為NSK6320C3二臺電機各發(fā)現(xiàn)有一只軸承彈道較松，已超越了規(guī)定范圍，經(jīng)與廠方確認，確實系軸承質(zhì)量問題，給予更換了二只軸承，從而避免了電機軸承故障的發(fā)生。軸承質(zhì)量的好壞，將直接影響電機運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵及軸承使用壽命。為此電機在維修中，軸承的質(zhì)量問題要嚴(yán)格把關(guān)，做到不合格的軸承不裝配。
5、軸承的裝配
滾動軸承的裝配，主要有兩個關(guān)鍵問題，一是軸承的清洗方法，二是軸承的安裝方法。多年來的維修經(jīng)驗證明，軸承的清洗和安裝方法對電機產(chǎn)生噪聲和振動的影響很大，正確的清洗和安裝方法可以降低電機的振動和軸承噪聲。而不正確的清洗和安裝方法，使電機產(chǎn)生振動、噪聲，甚至軸承受到損壞，降低軸承使用壽命。因此軸承的清洗及安裝必須注意以下幾個方面：
1）軸承的清洗
軸承的清洗，先洗去軸承上的防銹劑，一般軸承防銹劑大多采用油劑防銹劑，用煤油就可以清洗干凈，清洗時要認真細致地檢查軸承內(nèi)、外圈，滾珠及滾道上是否有痕跡銹蝕、麻點等存在，檢查軸承間隙情況，并一手拿住軸承內(nèi)圈，，另一手轉(zhuǎn)動軸承外圈，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)靈活自如，聲響正常，沒有振動和軸向搖晃，檢查正常后才能使用。清洗時，不允許毛刺、雜物微粒等進入軸承，因為雜物將明顯地增大電機的振動和軸承噪聲，加速軸承的磨損。
2）軸承的裝配
裝配軸承的場地要清潔，避免附近施工作業(yè)場所，以免雜物進入軸承，使軸承發(fā)生故障。裝配時，要認真檢測與軸承相配合的零部件，如發(fā)生軸檔、軸承套、端蓋等零部件公差配合及表面粗糙度不符合要求時，不允許裝配。軸承安裝常采用變壓器油加熱，感應(yīng)加熱和烘箱加熱法等加熱法，任一種加熱法都可以。加熱溫度控制在90~100℃為宜，不得超過110℃。軸承加熱溫度控制不好，清洗不干凈，零件毛刺清理不凈，將嚴(yán)重影響軸承使用壽命。
3）軸承內(nèi)、外蓋的裝配由于軸承內(nèi)、外蓋的內(nèi)孔與軸配合間隙小，若軸承內(nèi)、外蓋螺栓對邊沒有同步對稱擰緊，產(chǎn)生歪斜，導(dǎo)致軸承蓋與轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生摩擦，使軸承溫度加劇上升，引起“抱軸”故障，為此，軸承內(nèi)、外蓋裝配前必須檢測軸承蓋內(nèi)孔公差配合情況，若配合間隙過小，則把軸承蓋上車床車大內(nèi)孔直徑，使公差配合符合要求。
6、軸承的潤滑系統(tǒng)
防爆電機的軸承室內(nèi)凈容積較小，軸承室下側(cè)設(shè)有儲油室（儲存污油），由于防爆電機散熱條件差，軸承運行溫度高，在高溫運行下使軸承內(nèi)的潤滑脂變稀，使變稀了的潤滑脂不斷向儲存室流入，軸承溫度越高，流失越快，使軸承室潤滑脂大量減少，若不及時加注潤滑脂，將造成軸承在缺油或無油狀態(tài)下運行。軸承干磨加快軸承磨損，溫度急劇上升，惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致軸承損壞，造成“抱軸”故障。不少“抱軸“故障的電機，多數(shù)因軸承室內(nèi)是缺油或無油狀態(tài)。因此，在日常巡檢中，，要加強檢查電機的運行狀態(tài)，特別對軸承溫度較高的，要觀察其潤滑脂是否有流失現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)潤滑脂流失，要檢查軸承情況，并及時補充潤滑脂。電機制造廠規(guī)定電機運行時間到2000~2500小時，應(yīng)補充潤滑脂，使軸承一直保持良好的潤滑狀態(tài)。為此，設(shè)有注油裝置的電機，必須定期進行注油，補充潤滑脂。2003年12月15日，一常泵116/2電機（佳木斯450KW），因注油工作不到位，使后軸承嚴(yán)重少油，電機噪音增大，操作工發(fā)現(xiàn)及時，運行值班人員立即要求工藝倒泵，從而避免電機抱軸和繞組燒毀事故。
7、電機的安裝調(diào)整電機的安裝調(diào)整是一項需要耐心和細致的工作，要使電機軸回轉(zhuǎn)中心線與被傳動機械的軸中心線要求一致，即相互聯(lián)接的兩聯(lián)軸器的軸中心線（軸線）應(yīng)重合，機組軸線調(diào)整的好壞，是直接影響機組能否正常運行的關(guān)鍵，兩軸線的同軸度偏差大，會引起機組振動增大，軸承發(fā)熱，嚴(yán)重時造成軸承的損壞和軸的斷裂現(xiàn)象。
對中大型電機的機組的調(diào)整，采用剛性聯(lián)接時，要求兩軸中心線在電機靜止時的同軸度偏差小于0.03mm。如烷基化裝置原一臺丙烷壓縮機電機FCKWXX-21000KW，日本東芝出品的高壓電機，電機安裝調(diào)整時，兩軸中心線的同軸度偏差超過0.10mm，由于偏差過大，使電機后端加劇振動，電機運行僅2~3小時，電機后軸承就發(fā)生故障。電機雖經(jīng)檢修，電機性能明顯下降，不能滿足生產(chǎn)要求，最終導(dǎo)致電機更新。
8、轉(zhuǎn)軸的修理
軸承檔是轉(zhuǎn)軸最重要亦容易磨損，軸承一旦故障常容易粘結(jié)、造成“抱軸”的部分。軸檔的磨損，將出現(xiàn)轉(zhuǎn)子偏移，嚴(yán)重時造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均而產(chǎn)生的單邊磁拉力對軸承的影響。甚至產(chǎn)生定、轉(zhuǎn)子鐵芯相擦，造成掃膛而損壞電機，無論是軸檔的磨損，或者是發(fā)生“抱軸”故障，轉(zhuǎn)軸都必須進行修理。常見轉(zhuǎn)軸的故障有彎曲、粘結(jié)、磨損等。
（1）轉(zhuǎn)軸彎曲的修理轉(zhuǎn)軸修理時，先檢查轉(zhuǎn)軸的彎曲變形情況，將轉(zhuǎn)軸置于車床上，用百分表或劃針盤測量，根據(jù)測量情況分別進行修理。若軸檔彎曲變形不嚴(yán)重，可采用電鍍法修理。電鍍時先將轉(zhuǎn)軸上磨床在軸檔處磨小0.20~0.50mm，然后在軸檔處鍍上一層鉻。這樣能使鍍層達到一定厚度，不容易脫落。如鍍層太薄，會產(chǎn)生鍍層脫皮現(xiàn)象，不牢靠。鍍層尺寸要比加工尺寸大0.10mm左右，再上磨床精加工，加工到所需尺寸。加工面應(yīng)與軸中心線垂直，保證軸的同軸度符合要求。
（2）軸檔粘結(jié)的修理軸承發(fā)生“抱軸”故障后，往往使軸承內(nèi)粘結(jié)在軸檔上，且彎曲變形嚴(yán)重，有的甚至連軸伸端也彎曲變形。這時軸檔、軸伸端需要同時修理。若采用電鍍法修理，不但修理復(fù)雜，而且修理費用昂貴。如采用堆焊法修理，可節(jié)約費用，而且效果也不錯。堆焊可用氬弧焊焊接，焊接時電流不宜過大，應(yīng)滾動軸逐層均勻地焊接，焊完后須退火處理，然后精加工到所需尺寸。
（3）鑲套法軸檔磨損嚴(yán)重時，可以采用鑲套法。將軸檔的磨損處車小3~6mm，用與軸同材質(zhì)的圓鋼車一個合適的軸套，其內(nèi)孔與已車好的軸外徑選用過盈配合，其外徑比原軸大1~2mm，將其加熱后套在軸上，在套與軸結(jié)合處用電焊條焊一圈。并精加工到所需尺寸。關(guān)于軸的修理還有許多方法，如冷態(tài)矯軸法，熱態(tài)矯軸法等等，這里不再敘述。
9、結(jié)束語
造成電機“抱軸”故障的原因是多方面的。解決“抱軸”問題，需要從電機結(jié)構(gòu)、工藝方面、加工手段及使用維護等方面入手改進解決。另外，采用科學(xué)的手段，推廣應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、開展電機軸承運行狀態(tài)的預(yù)測預(yù)報工作。做到及時發(fā)現(xiàn)，及時檢查，及時處理。從而減少電機“抱軸”的故障率。從近幾年來的電機軸承狀態(tài)監(jiān)測情況來看，我們避免了很多電機“抱軸”故障的發(fā)生，為裝置安全生產(chǎn)起到積極的作用。因此，推廣應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，是防止和減少電機“抱軸”故障的有效措施。（南陽防爆電機）
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防爆電機的抱軸故障分析及維修
