李春鵬
（大唐洛陽首陽山發電有限責任公司，河南洛陽，471900）

　　摘　要：針對某公司（sī）4號（hào）機組（zǔ）汽泵（bèng）前（qián）置泵電（diàn）機驅動端及自由端軸承在四個月內發生相同3次（cì）故障的現象，公司（sī）設備部電氣點檢（jiǎn）室組織電機廠家和技術人（rén）員對電機軸承故障原因（yīn）進（jìn）行了認真分析和（hé）會診，Z後確定為（wéi）由於電機軸電流的作用，使軸承壽命大幅縮短；現在更換為SKF6328絕緣軸承後，軸電流消失，電機（jī）連續運行（háng）6個月一切（qiē）正常（cháng）。本文對電機軸電流的產生、危害和消除方法進（jìn）行（háng）分析和論述，希望對存在同類問（wèn）題的單（dān）位有參考價值。

　　關鍵詞：高壓電機軸；電（diàn）流；排除（chú）方法
　　某公司4號機組汽（qì）泵前置泵電機是哈爾濱電機廠生產的Y4501―4型高壓電機；容量為630kW，電壓6kV，轉速為1487r/min。該電機自1996年投運以來，每年都進行一次大修或小修，除（chú）了對定子、轉子清（qīng）汙除垢；測量直阻、耐（nài）壓；緊固鬆動部件和進行必要的電氣、機械性能（néng）測試外，主要對（duì）電（diàn）機驅動端及自由端軸承進行拆解更換，運行近20年來，一直非常穩定。然而在2015年10月至2016年1月期間，該電機兩端軸承均多次出現不同程度（dù）的異音、溫度異常升高並伴隨振動（dòng）增加的故障現象。由於該公（gōng）司300MW機（jī）組為單台汽泵（bèng）運行，備（bèi）用電（diàn）泵隻能帶50%的負（fù）荷，汽泵前（qián）置泵一旦故障跳閘，鍋爐給水將短時中斷，電泵投運及時，機組能維持50%負荷（hé）運行（háng），如果電泵（bèng）在聯動過（guò）程中發生意外，汽包水位將無法維（wéi）持，機組可能被迫停運；汽前泵電（diàn）機運行的可（kě）靠性，對四（sì）號機組（zǔ）的安全穩定具有決（jué）定性作用（yòng）。所（suǒ）以，必須對前置泵（bèng）軸承頻繁故障的（de）缺陷進行（háng）技術（shù）攻關，以利徹底消除。
　　1　電機軸承故障現象及曆（lì）次檢修情況
　　2015年5月，利用4號（hào）機組C級檢修的機會，對4號機組汽泵前置泵電機進行了小修；按照檢修（xiū）作業指導書，除完成常規檢查外，重點更換該電機驅動端SKFNU328及自由端（duān）SKF6328軸承各一套。於6月11日（rì）投入正常運行（háng）。2015年10月6日，電機自由端聲音開始出現異常，振（zhèn）動頻譜顯示雜亂，在多頻次區域均有振（zhèn）動。當時分析肯能是軸承潤滑脂缺少，對電機自由端加油（二硫化鉬鋰基潤滑脂）一次，異音減小；10月7日（rì）電機自由端異音突然（rán）擴大並伴隨有尖（jiān）嘯聲，軸（zhóu）承溫度從正常運行的40℃緩慢上漲到65℃。由於（yú）設備不能立即解備檢修。就（jiù）決定再次進行加（jiā）油觀察（chá），並（bìng）臨時增加一台軸流風扇對（duì）其進行強製（zhì）冷卻，溫度下降到60℃後逐漸穩定。
　　10月（yuè）9日晚上（shàng），利用機組低負荷時間段，公司安排倒換給水泵（bèng）後，將該前置泵電機（jī）停運搶修。檢查發現電機自（zì）由端SKF6328軸承外圈滾道有軸（zhóu）向階梯深溝（gōu）槽痕跡，狀似“搓衣板（bǎn）紋”；分析認（rèn）為可能是軸承裝配不良（liáng）引起，於是，重新更換自由端軸承（SKF6328）後投入運行。到10月14日，檢（jiǎn）查發現電機自由端（duān）軸承的聲音又明顯異常、振動逐漸增（zēng）大，軸承溫（wēn）度達（dá）到65℃居高不下；振動（dòng）頻譜測量同上次一樣，顯示雜亂，在多頻次均有振動。於是擇機進行第（dì）二次搶修，發現軸承受損現象與上（shàng）一次基（jī）本相同、直接（jiē）觀察（chá）很明顯發現軸承上有深溝槽痕跡。經過電氣、熱機點（diǎn）檢（jiǎn）員共同（tóng）分析，判斷為軸承故障應該是由於設備停運時間短，軸承裝配完成後，電機和前置泵連接中心不正引起，於（yú）是再一次更換驅（qū）動端SKFNU328及自由端（duān）SKF6328軸承各一套，並認真複查中心後重新加入運行。這次投運後約（yuē）15天，電機聲音、振動突然又迅速出現異常，故障現象與（yǔ）之前（qián）相似。
　　2　軸承故障及產生軸電流的原因
　　2.1電機軸承（chéng）故（gù）障的原因分析
　　根（gēn）據（jù）軸承故障現象，查閱相關（guān）資（zī）料，分析該電機軸承迅速失效的主要原因可能（néng）為（wéi）軸（zhóu）電（diàn）流引起。於是，聯係軸承廠家，邀請其技術人員，攜帶軸電流檢測（cè）設備，對電機運行情況進行精確診斷，經現場測量，確實發現軸承有軸電流經過。由（yóu）於電機自（zì）安裝投（tóu）運以來，近20年時間，運行平穩，沒有發生過類似故障（zhàng），正常情況下也不會考慮軸電流對軸承的危害。但在事實麵前（qián），大家必（bì）須有清醒認識。
　　從兩次損壞的自由端軸（zhóu）承內套看，其外圈滾道上除了有軸向階梯深溝槽痕跡（jì）外，仔細查看還存在有較多點狀（zhuàng）微孔。分析認為，這些點狀（zhuàng）微孔應該是軸電流對軸承的損傷產生。引起軸電流（liú）的原因主要是電（diàn）機轉子存在較（jiào）大軸電壓（yā）。在軸電壓的作用下，當電機的軸（zhóu）―軸承座―底座絕緣（yuán）破壞形成通路時，電機就（jiù）產生（shēng）非常大的軸電流，電流通過轉子與軸承時發生放電現象，使軸承內套發生（shēng）電灼傷（shāng）而產生點狀微孔。致使軸承運轉性能發生惡化，摩擦損耗和發熱量增加，軸承溫度快速上升，導致軸承潤（rùn）滑脂受熱融化從軸（zhóu）承內溢出，絕緣（yuán）潤（rùn）滑脂量進一步減少，形成惡（è）性循環，Z終（zhōng）導致軸承快速損壞。同（tóng）時，由於（yú）軸承磨損嚴重，電機轉子出現位移，造成電機轉子驅動端與非驅動端（duān）不同心，軸承徑向受力不均（jun1）勻，致使軸承外圈滾道磨出類似“搓衣板紋”狀的軸（zhóu）向階梯深溝槽劃痕（hén）。
　　2.2高壓電機產生軸（zhóu）電流的原因（yīn）分析
　　造成高壓電（diàn）機產生軸電流的原（yuán）因有很多，其中之（zhī）一是設備廠在製造電機時，由（yóu）於原材料的純度等客觀因素的製約，導致電（diàn）機的定、轉子沿鐵芯圓周方向的磁阻不均，產生與轉軸交鏈的磁通，從而感應出電動勢。由於大（dà）型電動機的軸承都沒有絕緣，當軸電壓產生（shēng）後極容易形成軸電流，而形成軸電流後軸電壓會迅速降低，因此，如果電動機（jī）產生軸電壓一般情況（kuàng）下不易測出（chū），即使（shǐ）發（fā）生軸承損壞事故，多數人一（yī）時也找不（bú）到原因。但是，當我們把原來的軸承更換為絕緣軸承以後，便會測出（chū）軸電壓，自然就發現了電機有軸電流存（cún）在。
　　高壓電機產生軸電流的原因一般有如下幾種：1）磁場不對稱；2）供電電流中有諧波；3）製造（zào）、安裝（zhuāng）不好，由（yóu）於轉子偏心造成氣隙不勻；4）可拆式定子鐵心兩個半圓間有縫（féng）隙；5）有扇形疊成的定子鐵心的（de）拚（pīn）片數目選擇不（bú）合適；6）由靜電引起，但（dàn）一般靜電電（diàn）流較小，作用不會太大。雖然電動機產生的軸電壓很低，隻有（yǒu）1V～2V左右，但是，由於電流回路的阻抗很小（xiǎo），所（suǒ）以，在電機運行時將會（huì）產生很大的軸電流，對電機滾動軸承的（de）危害就不言而喻。

　　3　電機軸承故障排除及（jí）軸電流的預（yù）防（fáng）
　　3.1汽前泵電機（jī）軸承頻發故障的排除
　　故障原因明確以後，該公司緊（jǐn）急采購一（yī）套SKF6328絕緣軸（zhóu）承，於2016年1月23日將（jiāng）四號機汽泵前置泵電機自由端軸承更換（huàn）為SKF6328絕緣軸承。從2016年1月24日投運6個月，電機運行穩定，電機軸承聲（shēng）音、振（zhèn）動、溫度一切有恢複正常，振動頻（pín）譜顯示無雜波。由此可判斷，之前電（diàn）機自（zì）由端軸承多次迅速失效的原因均為（wéi）軸承流經軸電流（liú）所致。
　　3.2電機軸電流的預防（fáng）
　　通過分析，我們（men）不難發現在檢修工作中（zhōng），如果（guǒ）電（diàn）機安裝或（huò）裝配不當，將使傳動係統不能長期平穩運行；或者電機的裝配工藝不夠精良，致使電機的定、轉子（zǐ）的磁中心不重合產生軸（zhóu）向力，均會導致電機軸承振動、噪（zào）聲（shēng）增加，同（tóng）時使得軸電壓升（shēng）高。如果（guǒ）預防軸電流的措施不完備，會造成電機運行後很（hěn）快發生故障，軸承聲音異常（cháng），振動增大，溫度（dù）升高，其軸承因電（diàn）腐蝕而加（jiā）速損壞。以上原因可以采（cǎi）用科學的方法加以改進，但是，都很難完全克服。因此，容量較大的高壓電機（jī）都有防軸電流措施。一種（zhǒng）方法是在電機自由端軸承（chéng）處（chù）加絕緣墊，並且對軸承的固定螺栓進行絕緣處理；或者將（jiāng）自由端軸承更換為絕緣（yuán）軸承，以隔斷軸電（diàn）流的通路。另一種方法是（shì）對大型電機兩端軸承均采用碳刷接地，讓軸電流不經過軸承。
　　4　故（gù）障排除帶給我們的重要啟示
　　1）通過把該汽前泵電機自由端的普通軸承更換為絕緣軸承，消除（chú）了軸電流（liú）的存在（zài），運行6個月，沒有再發生軸（zhóu）承損壞故障；不僅（jǐn）提（tí）高了重要輔機（jī）的可靠性，為（wéi）機組安全（quán）穩定運（yùn）行提供（gòng）了保障。同時（shí），也取得了良好的經濟及社會效益。
　　2）通過對汽泵前置泵電機軸承損壞故障的排除過程，至少給我們帶來了兩點啟示。，提示電機檢修工作要製定科學的作業指導書，點檢驗收時做到認真細致，對（duì）每一個重要節點都要親自把關。特別是檢修高壓大容量電機時，一（yī）定要（yào）注意軸電流問題。重點（diǎn）檢查防軸電流的絕緣墊以及絕緣螺栓墊圈等情況（kuàng），必要時在電機空試（shì）就測量是否存在軸電（diàn）流（liú），以便提前處理。第二（èr），電機檢修時，要按照作業指導書，精心調整電（diàn）機定、轉子之間的氣（qì）隙，盡（jìn）量使定、轉子的磁（cí）中心（xīn）重合；並安排測量軸（zhóu）電（diàn）壓，以檢查預防軸電流絕緣墊或者絕緣軸承的絕緣（yuán）效果，從根本上消除軸電流的危害。
　　參（cān）考文獻
　　[1]索淵，陳莉.電動機軸電流和軸電壓的（de）危害和預防[J].甘肅（sù）電力技術，2005，12.
　　[2]戴文進，徐龍權，張景明.電機學（xué）[M].北（běi）京：清華大學出版社，2008.

來源：《科技傳播》2016年19期（qī）