李曉賓

（萊鋼設備檢修中心，山東萊蕪 271104）

　　摘（zhāi）　要：文章通過現場具體設備電動機產生軸電流的（de）實例，分析了造（zào）成產生軸電流的原因（yīn），簡述了電動機產生軸電流導致軸承燒損及軸電流對電動機（jī）危害，介紹了如何防止電動機產生軸電流及產生軸電流後（hòu）應采取的具體措（cuò）施與消除電動機軸電流所取得（dé）的實際經濟效益與社會效益。

　　關鍵詞：電動機；軸（zhóu）電流；軸電壓；措施
　　煉鐵廠熱風爐（lú）1#助燃風機型號為YKS560-4，額定容量為1250kW，額定電壓10kV，額定轉速1490r/min，額定電流84.1A，絕緣等級為F級（jí），電機軸承為滾動軸承。運行中，電機驅動端軸承（chéng）溫度（dù）突然異常，溫度達94℃，電機測溫點報警，用遠紅外測溫裝置測量電機（jī）本體溫度為82℃，經過對電機軸承解體發現在軸承末端有明顯的凹槽，初步確（què）定為軸承安裝問題，在經過更換軸承後不長時間又出現相同情（qíng）況，於是判斷故障（zhàng）為（wéi）軸電流所引起，後經一係列（liè）研究製（zhì）定了整改保護措（cuò）施，現（xiàn）在設備已經正常運行1年多。下就軸（zhóu）電流（liú）產生的（de）原因及防（fáng）護措施做一下闡述：
　　1　軸（zhóu）電流產生的原因
　　由於大型電動機的定子磁場有時不平衡，在軸上產生感應電動勢（shì）。磁場不平衡的（de）原因是局部鐵心有鏽蝕使磁阻增（zēng）大，以及（jí）定子和轉子（zǐ）之間的氣隙不（bú）均勻導致產生（shēng）軸電流。軸電流的軸（zhóu）電壓一般在2～3V。軸電壓是電動機（jī）兩軸承端或電機轉軸與軸承間所產生的電壓，其產生原因一（yī）般有以下幾種：
　　（1）磁不平衡產生軸電壓
　　電動機由於扇形衝片、矽鋼片等疊裝（zhuāng）因素，再加上鐵芯槽、通風孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，並（bìng）且在轉軸的周圍（wéi）有交變磁通切割轉軸，在軸（zhóu）的兩端感應出軸電壓。
　　（2）逆變供電（diàn）產生軸電壓
　　電動機采用逆變（biàn）供（gòng）電運行時，由於電（diàn）源電壓含有較高次的諧波分量，在電壓脈衝分量的作用下（xià），定（dìng）子（zǐ）繞組線圈端部、接（jiē）線部分、轉軸之間產生電磁感應，使轉軸的電（diàn）位發（fā）生（shēng）變化，從（cóng）而產生軸電壓。
　　（3）靜電感應產生軸電壓
　　在電動機運行（háng）的現場周圍有較多的（de）高壓設備，在強電場（chǎng）的作用下，在轉軸的兩端感應出（chū）軸電壓。
　　（4）外部電源的介入產生軸電壓由於（yú）運行現場接（jiē）線（xiàn）比（bǐ）較繁雜，尤其大電（diàn）機保護、測量元（yuán）件接線較多，哪（nǎ）一根帶電線頭搭接在轉軸上，便會產生軸電壓（yā）。
　　（5）其他原因
　　如靜電荷的積累、測溫元件絕（jué）緣（yuán）破損等（děng）因（yīn）素（sù）都有可能導致軸電壓的產生。軸（zhóu）電壓建立（lì）起來後（hòu），一旦在轉軸及機座、殼體間形成通路，就產（chǎn）生軸電流（liú）。
　　2　軸電流（liú）的危害
　　大中型（xíng）交流（liú）電動機軸與（yǔ）軸（zhóu）瓦（wǎ）采用滑動（dòng）軸承，滑動軸（zhóu）承必須通過稀油潤滑，電機軸是乘在油（yóu）膜上的。由於軸電壓較低，油膜的絕（jué）緣是不會被擊穿的。隻有軸和軸承在運行過程中，造（zào）成油膜破裂擊穿，導致軸（zhóu）與軸瓦形成（chéng）金屬性接觸的瞬（shùn）間，便產生相當大的軸電流，這種軸電流可（kě）達到幾百（bǎi）安（ān）甚至上（shàng）千安，它足以把軸頸和軸瓦燒壞（huài）。由運行摩擦在軸上產生的靜電荷，使軸的電位因被充電而升高。當運轉的軸接觸到旋（xuán）轉體以外的任何部件（jiàn）時（shí），便通過該部（bù）件進（jìn）行放電，否則就要繼續積累電荷，Z後產（chǎn）生過高的電壓。如果超過軸（zhóu）承油膜的（de）絕緣強度時，電荷在（zài）極短的（de）時間內放電。這種現象重複發生的結果，就能使軸受到損傷。
　　3　軸（zhóu）電流對（duì）軸承的破壞
　　正常情況下，轉軸與軸承間有潤滑油膜的存（cún）在，起到絕緣的作用。對於較低的軸電壓，這層潤滑油膜仍能保護其絕緣性能，不會產生軸電流。但是當軸電壓增加到一定數值時，尤其在電動機啟動時，軸承內的潤滑油（yóu）膜還未穩定形成，軸電壓將擊穿油膜而放電，構成回路，軸電流（liú）將從軸承和轉軸的金（jīn）屬接觸點（diǎn）通過（guò），由於該金屬接觸點很小，所以這些（xiē）點的電流密度大，在瞬間產生高溫，使軸承局部燒熔，被燒熔的軸承合金在碾壓力的作用下飛濺，於是在軸承內（nèi）表麵（miàn）上燒出小凹坑（kēng）。一般由於轉軸（zhóu）硬度及機械強度比軸承燒熔合金（jīn）的高，通常表（biǎo）現出來的（de）症狀是軸承內表麵被壓出條狀電弧傷痕。
　　4　造成軸電（diàn）流對軸承（軸瓦）損害比小型電動（dòng）機嚴重（小型電（diàn）動機受（shòu）軸電壓影響很小）的原因（yīn）
　　力學上的原因（yīn）：大型電動機（jī）振動相對小型電動機要大，過度的機（jī）械振動（dòng）會使（shǐ）磁路磁場不平衡；大型電動機（jī）啟動時間較長（zhǎng），軸承內穩定（dìng）的潤滑油膜（mó）不易形成（chéng），可能因軸電壓擊（jī）穿油膜（mó）而放電，構成回路；
　　熱學上的原因：過載時大（dà）型電動機軸承溫（wēn）度的增加往往要大於小型電動機，特別是（shì）因軸電流通（tōng）過油膜（mó）放電或者導電，在（zài）軸瓦和軸承處產生點狀（zhuàng）微孔（kǒng）時，軸承的運行條件變壞，軸承溫度的遽增，大型電動機軸承溫度的增加往往要大（dà）於小（xiǎo）型電動機。
　　電學上的原（yuán）因（yīn）：1）電機在高（gāo）速運行（háng）中，軸承滾珠懸浮在潤滑劑中，使潤滑劑的作用類似（sì）於一個電容器C。由於轉軸與軸承內圈連接，軸承（chéng）外圈與電（diàn）機（jī）機殼接觸，當（dāng）軸電壓超過潤滑劑的閾值（zhí）電壓（即絕緣強度）時，就會有（yǒu）電流流過軸承，其大小約為i=Cdv/dt，這個電流使軸承局（jú）部溫（wēn）度迅速（sù）升（shēng）高，產生（shēng）熔化性（xìng）凹點，導致軸承滾道上出現凹槽，一方（fāng）麵增加了軸（zhóu）承機械磨損（sǔn）的機會，同時還（hái）因增加了潤滑（huá）劑中有害雜質數量而（ér）產（chǎn）生了噪聲，降低了軸承的機械壽命（mìng），使軸承損壞。2）對於變頻器驅動電動機，變頻器在高載頻下運行時，逆變器的共模電（diàn）壓產生急劇變化，會通過（guò）電動機（jī）繞組的分布電容由電動機的外殼到（dào）接地端之間形成漏電流。該漏電流有可能形成放（fàng）射性和傳導性兩類電磁幹擾。而由於電動機（jī）磁路的不平衡，靜電感應和共模電壓又是產生軸電壓和（hé）軸電流的起因（yīn）。而（ér）且（qiě），當定子繞組輸入端突加陡峭變化的電（diàn）壓（yā）時，由（yóu）於分布電容的影響，使繞組各點（diǎn）電（diàn）壓分布不均，使輸入端繞組接近端口部分（fèn）電壓高度集中而引起絕緣破壞或老化（huà）。
　　磁學（xué）上的原因：當定子與轉子不（bú）在同一軸線（xiàn），或圓周（zhōu）方向有效鐵心扇（shàn）形片合縫小（xiǎo）等，組裝這些（xiē）扇（shàn）形片的鳩尾筋及軸向孔（kǒng）等裝配不當，引起相當定子鐵心內有氣隙存在的效應，從而沿定（dìng）子鐵（tiě）心（xīn）圓周形成一交變（biàn）磁通，而在軸上感應出軸向電勢。假設電機的極對數為p，定子鐵芯接縫數為n，則分數n/p約分後為n′/p′，當n′為偶數時，不會產生軸電流；當n′為（wéi）奇數時（shí），會產生頻率為fn′的軸電流。大型電動機的磁路比小型（xíng）電動機（jī）要長，裝配上要求（qiú）不易達（dá）到，易（yì）產生軸向電壓。
　　5　軸電流解決方法（fǎ）
　　對於由軸交鏈交變磁通所產生的軸電壓，我（wǒ）們采用在電動機一側（cè）的軸承座下加絕緣（yuán）墊的（de）方法（fǎ）來防止軸電流的產生。這種方法主要是運用絕緣墊割斷軸與（yǔ）軸瓦之間形成的回路，使軸電流無法產生。但（dàn）在我們實際工作（zuò）中對絕緣墊的作用認識不清。從絕緣（yuán）墊（diàn）加裝的方法和軸承座與油管道的連接上都不同程（chéng）度地出現過問題，Z後造成（chéng）絕緣墊起不到（dào）絕緣的作用（yòng），進而（ér）形成軸電流。所以我（wǒ）們要經常檢查軸承座的絕緣強度，用500V搖表測量，絕緣（yuán）不低於0.5MΩ。
　　對於由靜電（diàn）荷引起的軸電壓（yā），我們采用在電機負荷側的軸上加一塊接（jiē）地（dì）碳刷，碳刷接地必須可靠。這樣我們就能隨時地將電機軸上的靜電荷引向大地，使其不能形成軸電壓，避（bì）免電荷放電（diàn）形成的瞬間軸電（diàn）流。
　　對於（yú）軸與軸瓦之間的（de）潤滑絕緣介質油，必須及時檢查潤滑油的純度，發現油中帶水必須進行過濾處理，否（fǒu）則油膜的絕緣強度不能滿足要求，容易被低電壓擊穿。另外，我們還要保持絕緣墊的幹淨和幹燥，切實使絕緣（yuán）墊起（qǐ）到絕緣的作用
　　結（jié）束語
　　通過深入研究軸電流產生的原因，我（wǒ）們（men）對所轄區域內（nèi）的高壓電機進行（háng）了實驗性防護，大大降低了軸承的損害（hài）率，保（bǎo）證了生產的順行，以後將（jiāng）對此（cǐ）進行大範圍的推廣，給企業帶來更大的經濟效益。

來（lái）源：《中國科技博覽》2015年（nián）08期（qī）