防爆电机的抱轴故障分析及维修[1]

防爆电机的抱轴故障分析及维修

内容提要：本文简单分析了防爆电机“抱轴”故障的各种情况，提出了解决的方法。

随着石油、化工行业的不断发展，国内石油深加工产品不断开发，我公司炼油生产装置不断增加，炼油已达1600万吨/年加工能力。然而，所需配套电机的种类、规格、数量猛增，致使防爆电机（隔爆型、增安型）的数量越来越多。由于防爆电机大量的增多，电机“抱轴”故障也有所增多，电机“抱轴”是电机维修中较为常见的问题之一。本文根据维修中的点滴体会从电机结构、电机装配、轴承质量和使用维护等方面提出自己粗浅的看法。

1、隔爆型电机的轴贯通结构

中型隔爆型电机轴贯通部分较普通电机复杂。为满足防爆性能要求而设置的曲路环、迷宫环，有较长的隔爆接合面、且隔爆间隙小（防爆间隙W≤0.3），不利于散热。从维修过的JB0630电机，由于该结构轴承套、内盖、曲路环、迷宫环及相应配合要求有较高的垂直度、平行度和同心度等形位精度要求，而现行的部分零部件加工、检测手段等不完全能达到设计要求，使在电机装配和运行中，因隔爆间隙小，不利散热的因素，使其电机温度升高，同时受轴热膨胀的影响，对轴承、内盖、曲路环、迷宫环的影响等，导致隔爆间隙更小，同时因误差影响而不能很好地自动调整间隙而摩擦发热，直至轴承烧坏、粘结而造成“抱轴”。

防爆电机由于设置曲路环、迷宫环等结构不但零部件加工要求精度高，而且装配工艺要求也较高，电机在检修过程中，要进行对每个零部件的检测，使零部件既要达到公差要求，也要满足防爆性能要求。提高电机装配质量，从而减少电机“抱轴”故障率。我们仍在常二装置P001A电机检修时，对零部件未进行检测，其次，因装配经验不足，在电机装配试机时，就出现电机轴承故障，幸而及时发现，轴档未受损伤。之后，常二装置有6台高压电机（JB630），电机检修时，加强对每个零部件的检测，检测中发现部分电机的轴套、曲路环、内小盖的内外圆有不同程度的变形，有的呈椭圆形。为此，对这些零部件重新进行精加工处理，提高了零部件精度，问题得到了解决，电机检修后，电机运行情况良好。

2、较大的转子重量

中型隔爆电机为改善电机内部的通风散热条件，常采用在转轴两端设置两个内风扇，同时为满足风压、风量的要求，而使内风扇的轴向尺寸较长。另外，在定子线圈两侧端部也留有较大长度的空间，以形成电机内部较通畅的循环风路，由于结构上的原因而增大了轴承间距。防爆电机有较复杂的轴承结构（轴承套、曲路环、迷宫环等）。其次，转轴两端设有两个直径较大的平衡环，这样就相应增加轴的直径和长度，增加了转轴的重量。一台JB0630-2，450KW电机，转轴长度达2100 mm，重量超过1200kg，今年更新改造的重整机501/1新氢压缩机YAKS900-18 1250KW电机，转轴长度达4000 mm，重量超过7500kg，使轴承静负荷的增加。在石化行业中，为保证装置生产安全、可靠，往往机泵均设置二台，一台在运行，另一台作为备用。而备用电机有时长期间不运转，由于转轴自身重负荷的影响，导轴伸端变形弯曲，使电机在运转中振动增大，影响轴承使用寿命，在维修中，转轴上车床百分表校验时，常发现转轴轴伸端有0.02~0.03mm的弯曲度，有时弯曲度更大。这是由于较大的转轴重量所致。因此，备用电机不能长期备而不用，应经常切换运行才好。其次，对备用电机应经常进行盘车，改变转轴角度（转动角度以180度为佳），这是防止转轴变形弯曲的有效措施。

3、轴承内、外径的公差配合精度

轴承内径与轴档配合及轴承外径与轴承套内径的配合，如果配合过盈略大，则可能造成由于热膨胀长住轴承套，吃掉轴承游间而研伤轴承，引起发热，直至轴承烧坏，发生“抱轴”故障。为此，对轴档加工公差尺寸尽量控制在中间公差。根据资料可得，轴的轴承档直径，使用滚动轴承时，其选择公差为“K6”，见表一。

表一轴承档公差选择表

如果轴档加工尺寸过小，则会发生轴承跑内圈现象，引起发热，粘结轴档同样会造成“抱轴”故障。因此，检修时应严格把住轴档公差尺寸。轴档尺寸过小，就要刷镀处理。如2003年3月，重整机502/2 加氢循环压缩机KR5429B-EA04 350kw电机检修中发现后轴档公差尺寸偏小φ95-0.01，为此，对轴档进行了热喷镀处理。然后上磨床精加工，尺寸控制在φ95+0.015，保证轴承的实际配合精度，电机检修后一直趋于良好的运行状态。

轴承与轴承室配合，其轴承套内径选择公差见表二。在加工中应尽量控制在中间公差的上偏差区间内，呈间隙配合，以保证电机在额定运行中其轴贯通部分发热时，为热膨胀留有一定裕度。但是轴承套加工尺寸不宜过大，否则会发生跑套现象，轴承更容易发热，为此在检修中，应严格把住轴承内、外径实际配合精度，以保证轴承装配后达到有限自由的稳定运行状态。

表二轴承套内径公差选择表

防爆电机采用轴承应选用电机专用轴承，即带“zz”或“C3”标志的轴承。电机用轴承除轴承牌号外，其精度、径向游隙的选择将直接影响其使用寿命，对于中大型电机用轴承径向游隙大一点为宜，一般游隙选在0.08~0.10mm左右，稍大的径向游隙为轴承的热膨胀预留一定裕度。常一装置P111/1、2及重一装置ｐ601/1、2、3三台热载体泵高压电机，电机选用JB0630型，电机为早期产品。由于电机容量大，转子轴径相应增大，选用320轴承，轴承越大，极限转速越低。从资料查得：此轴承极限转速为2800r.p.m，电机的实际转速已超越了它的极限转速。显然，轴承的可靠性大为降低。对于轴承的质量问题，无论是材质、热处理、加工、装配、检验等工艺要求难以保证，导致轴承质量问题时有发生。今年，催化大修改造时，P312/1、2电机更新YB355S2－4W200KW电机检修时，轴承型号为NSK 6320C3二台电机各发现有一只轴承弹道较松，已超越了规定范围，经与厂方确认，确实系轴承质量问题，给予更换了二只轴承，从而避免了电机轴承故障的发生。轴承质量的好坏，将直接影响电机运转的关键及轴承使用寿命。为此电机在维修中，轴承的质量问题要严格把关，做到不合格的轴承不装配。

5、轴承的装配

滚动轴承的装配，主要有两个关键问题，一是轴承的清洗方法，二是轴承的安装方法。多年来的维修经验证明，轴承的清洗和安装方法对电机产生噪声和振动的影响很大，正确的清洗和安装方法可以降低电机的振动和轴承噪声。而不正确的清洗和安装方法，使电机产生振动、噪声，甚至轴承受到损坏，降低轴承使用寿命。因此轴承的清洗及安装必须注意以下几个方面：

1）轴承的清洗

轴承的清洗，先洗去轴承上的防锈剂，一般轴承防锈剂大多采用油剂防锈剂，用煤油就可以清洗干净，清洗时要认真细致地检查轴承内、外圈，滚珠及滚道上是否有痕迹锈蚀、麻点等存在，检查轴承间隙情况，并一手拿住轴承内圈，，另一手转动轴承外圈，转动平稳灵活自如，声响正常，没有振动和轴向摇晃，检查正常后才能使用。清洗时，不允许毛刺、杂