作者：侯立（lì）明 張新偉
（河南安飛電子玻璃有限公司）
摘（zhāi） 要（yào）：由於設計、安裝（zhuāng）、運行等原（yuán）因，電動機軸電壓一般無法避免，為（wéi）避免軸電流的產（chǎn）生，通常情況下（xià）變頻電動（dòng）機（jī）需要安裝絕緣軸承（chéng），但是絕緣軸承的成本（běn）太高，普遍應用性愛到很大製約。本文介紹了變頻電動機軸電流的產生及對軸承的影（yǐng）響，利用振動檢測技術檢測變頻電機（jī）軸（zhóu）承故障。
關鍵詞：軸電流（liú）；軸承故障；振動檢測技術
1 引（yǐn）言（yán）
為掌控普通軸承使用壽命，我公司將振（zhèn）動檢測技術應用（yòng）到變頻電動機上（shàng），對電動機軸承進行定期振動檢測與頻譜分析，及時捕捉軸承早期電腐蝕跡象，然後通過加強維護保養，延長軸承使用壽命至（zhì）失效前（qián）期再更換。這樣（yàng）通過振動檢測技術既掌握了（le）變（biàn）頻（pín）電（diàn）動機軸承損傷的發展（zhǎn）情況，又避免了因軸承損壞引起的故障停機，為公司降低了生（shēng）產成本（běn）。
2 軸（zhóu）電流的產生
電動機（jī）運行時，轉軸兩端（duān）之間（jiān）或軸承之間產生的電位差叫做軸電壓。目前（qián），廣泛應用的變頻電（diàn）動機大（dà）部分采用PWM變頻電源供電，這時電動機（jī）的軸電壓主要是由於電源三相輸出電壓矢量（liàng）和不為零的分量產生。軸電壓通過電機軸、軸承、定子機座或（huò）輔（fǔ）助（zhù）裝置構成閉（bì）合（hé）回路產生軸電流。在正常情況下，電動機的軸（zhóu）電壓（yā）較低，軸承內的潤滑油膜能起到絕緣作用，不會產生軸電流。但當軸電壓較高，或電機起動瞬間油膜未穩定形（xíng）成時，軸電壓將使潤滑油膜放（fàng）電擊穿形成回路產生（shēng）軸電流。在生產實際（jì）應（yīng）用中，采用PWM變頻電源供電的變頻電動機極易產生高頻（pín）軸電流。
3 振動技術（shù）檢測軸承故障
3.1 高（gāo）壓喂（wèi）料器驅動（dòng）變（biàn）頻電動機軸承故障案例
高壓喂料器驅動變頻電動機額定功率30KW，額定轉（zhuǎn）速960RPM，實際轉速在1200RPM左右，軸承型號NSK 6312。
該變頻電動機（jī）在2008年5月之前振動總值較低，振（zhèn）動趨勢平（píng）穩，頻譜中未（wèi）發現軸承缺陷頻率。7月采集的（de）振（zhèn）動數據（jù）顯示該電動機振動總值明顯超過以前振動值，在頻譜中發現了6312軸承的外圈（quān）缺陷頻率，並（bìng）且占主要振動能量，振動幅值較高。根據電動機前期頻譜（pǔ）和現在頻譜，基本判斷軸承發生（shēng）了電蝕現象。通知車間維修人員加強潤（rùn）滑保養，並注意點檢電動機軸承溫度變化。隨後，利用振動檢測技術繼續跟蹤觀察軸承（chéng）故障發展趨勢。2009年6月電動機軸承振動趨勢又開始（shǐ）攀升，頻譜中開始出現了6312軸承的保持架缺陷頻率，並且在徑向上軸（zhóu）承外圈缺陷（xiàn）頻率的周圍出現了保持架缺陷頻率的邊頻(見圖1)，這時現場用聽診器也能夠（gòu）聽到電動機軸（zhóu）承的（de）噪（zào）音。此時可判斷（duàn）軸承電蝕故障已經非常明顯，建議車間在近期計劃停機中更換軸承。
2009年9月車間計劃停（tíng）機更換該變頻電動機。打開更（gèng）換下的電動機軸承，發（fā）現6312軸承內外圈嚴重電腐蝕(見圖2)。
3.2木片計量儀變頻電動機（jī）軸承故障案例
木片計量（liàng）儀電動機（jī）額定功率11KW.額定轉速（sù）1487RPM，實際轉速1750RPM左右，軸承型號NSK 6209。2009年6月在定期檢測電動機振動時，發現其振動總值上升明顯。由於在此之前的（de）包絡頻譜中已存在軸承外圈缺陷頻率（lǜ），故可以判斷該電機軸承損傷程度在加重。隨後2月和3月的振動數（shù）據顯示，振動趨勢繼續上升（shēng）(見圖3)，軸承外圈缺陷幅值上升幅度增大，並且占有主要振動能量，現場噪音明顯。此時可判斷（duàn）軸承故障已非常明顯，建議車間在近日計劃停機中更（gèng）換軸承（chéng）。
2009年（nián）9月車間計劃停機（jī）更換該（gāi）變頻電動機軸（zhóu）承。軸承內外圈上都產生了“搓衣板“式的凹槽條紋損傷。
4 總結
這（zhè）種在軸承內（nèi）外（wài）圈或滾動（dòng）體（tǐ）上產生（shēng）的（de）“搓衣板”式的凹槽條紋損（sǔn）傷，我們稱（chēng）之為電蝕（shí）損傷。電蝕損傷主要（yào）是軸電流局部放電能量釋放產生的高溫，融化軸承（chéng）內圈、外圈或滾珠上許多微小區域，並形（xíng）成凹槽。電蝕損傷會該電動機產生強噪聲、高振動，影（yǐng）響（xiǎng）軸承壽命。
采（cǎi）用變頻（pín）控製的驅動電動機正在以其卓（zhuó）越（yuè）的性能和經濟性，在調速領域開始廣泛應用。因（yīn）變頻電源的特殊性，以及係統對高速或低速運轉、轉速動態響應（yīng）等需求，給（gěi）電動（dòng）機（jī）也帶來了在電磁（cí）、結構、絕緣、軸承防護等方麵的新課題。
通過應用振動檢測技術，可有效判斷設備運行狀態，掌控設備故障發展趨勢（shì），極大改（gǎi）善了僅（jǐn）靠人工經驗判斷設備故障的能力（lì），避免了定期維（wéi）修造成的不必要損（sǔn）失，降低（dī）了生產成本。
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來源：《中國新技術新產品》2010年14期
