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            1. 大型防爆電動機跑套和抱軸故障分析及處理措施

              2021-03-19 336

               湖北哈軸軸承銷售有限公司是哈爾濱軸承集團在湖北的星級授權經銷商,專營HRB品牌軸承,兼營各類進口品牌軸承,現有庫存500萬元左右,涵蓋哈軸全系軸承,具有很強的現貨供應能力。

                    防爆電動機是在易燃易爆場所使用的一種電機,運行時不產生火花。石化行業日趨發展使煉油裝置大型化、運行連續化,要求系統運行實現長周期、免維修或少維修,因此,防爆電動機就成為上述要求的關鍵設備。但是隨著大型煉油裝置類型的不斷增加,所需配套電動機的種類和規格的猛增,致使大型防爆電機(隔爆型、增安型和無火花型)的數量也越來越多。大型電動機運作時,由于其所傳遞的功率較大,在傳遞力矩的過程中,受到較大的機械沖擊力,并且在電動機與裝置連接的各零部件加工精度和安裝工藝未能達到設計要求時,往往會造成電機上各部件的機械疲勞損傷,尤其是當軸承等零部件發生損壞時,電動機出現跑套和抱軸等機械故障,將導致電動機損壞。本文針對實際煉油裝置大型電動機運行時出現的跑套和和抱軸故障現象,對此進行原因分析并提出處理方法。

                1 跑套故障

                1.1端蓋跑套

                電動機滾動軸承主要由四部分組成,分別是內圈、外圈、滾動體和保持架,一般情況下內圈與傳動軸的軸承檔配合,隨電機工作一起轉動;外圈則安裝端蓋、箱體等其他支撐物上。端蓋跑套是由于軸承外圈與端蓋軸承室的配合過松,因而在電機旋轉時,外圈在端蓋中發生緩慢轉動,長時間運行會在端蓋的配合面上磨出一道溝槽,嚴重時電機就要發生振動。

                某型號電動機的與軸承配合的端蓋軸承室內徑為200mm,加工公差范圍為(-0.014~+0.030mm),若端蓋軸承室內徑加工尺寸為200+0.027mm時,電動機出現跑套現象,即軸承外圈在軸承室中將隨著電機的轉動而緩慢轉動。

                1.2原因分析

                配合精度差、結構不合理將會影響電動機長周期運行的可靠性。軸承與軸承室的配合為“動配合”,配合間隙一般要求在+0.015~+0.020mm之間,形狀公差不要求存在士0.005ram的橢圓度和錐度,粗糙度為0.8或1.6。即使在常溫下軸承外徑與軸承室之間留有0.020mm的間隙配合,當電動機運行溫度超過80℃以后,軸承外徑的膨脹率要超過軸承室的膨脹率,由原來的動配合變成幾微米的過盈配合,也不會發生跑套現象。

                實際電動機設備中當端蓋軸承室內徑加工尺寸為200+0.027mm時,動配合間隙過大,并且檢測所得軸承室的橢圓度、錐度在0.020mm以上,加之粗糙度精度不高,故導致軸承外圈在軸承室中隨著電機的轉動而緩慢轉動,長時間軸承室被磨出溝槽,發生跑套現象。

                1.3處理措施

                1)保證滿足端蓋機加工精度高、形位公差小、粗糙度精度高等設計要求;

                2)保證端蓋軸承室與軸承裝配時的同心度要求、端蓋與機座配合端面的形位公差要求及配合精度要求;

                3)鑲套法處理。如果磨損溝槽深度在0.2mm以上,先將磨損處車平,將鑲嵌的鋼套車好,軸承室與鋼套的配合為過盈配合,配合公差為0.03-0.05mm左右,然后將鑲套打入,再精車鋼套,使內孔符合軸承室尺寸。

                2 抱軸故障

                2.1抱軸

                抱軸是指軸承、軸、軸承蓋、防爆曲路等轉動部件與不轉動部件相互摩擦,產生高溫、惡性循環而相互粘連在一起,使轉子軸不能轉動。由于防爆結構的軸承室、內蓋、曲路環、迷宮環及相應的配合要求有較高的垂直度、平行度和同心度等形位公差的要求,在實際的零部件加工、檢測手段等不完全能達到設計要求,使在電機裝配和運行中,因隔爆間隙小,不利于散熱使其電機溫度升高,軸受熱膨脹,致使隔爆間隙更小,長期的摩擦發熱直至軸承燒壞、粘結而造成抱軸故障。

                某煉油裝置三相異步電動機型號為YAA400S1-2-W;功率:200kW;電壓:6000V;在切換裝置的過程中發現電動機后端雜音較大,電動機非軸伸端溫度急速上升,有冒煙現象,操作人員緊急停車。經檢測發現電動機非軸伸端軸承架沒有散架,但無法轉動,軸承與軸承室發生粘連;非軸伸端內小蓋、鋼套、內防爆軸承蓋發生粘連,抱死在軸上。

                2.2原因分析

                圖1中鋼套、內小蓋、內防爆軸承蓋、軸承室、軸承擋油環、軸等零部件構成防爆曲路。鑲套處理后的軸承室與軸承外圈的配合過盈略大,電動機運行時由于熱膨脹,吃掉軸承間隙,造成軸承磨損,引起發熱,直至軸承外圈和軸承室粘結。

                如圖1所示鋼套、內小蓋以及內防爆軸承蓋三者之間形成較長的防爆曲路,并且防爆間隙很小。經過鑲套處理后的軸承室鑲套環高出配合端面,造成安裝時軸承室和內防爆端蓋的連接螺栓預緊力不對稱,產生歪斜,導致鋼套、內小蓋、內防爆軸承蓋相互摩擦,電機在高速運行中溫度加劇上升,引起鋼套、內小蓋和內防爆軸承蓋燒壞、粘結而造成抱軸故障。

              電機防爆軸承結構圖.jpg

                2.3處理措施

                2.3.1軸承內、外徑公差的配合精度

                軸承內徑與軸檔配合及軸承外徑與軸承室內徑的配合過盈略大,由于熱膨脹致使配合間隙減小而研傷軸承,引起發熱,直至軸承損傷壞,發生抱軸。為此,對軸承室內徑和軸承檔外徑的加工尺寸應盡量控制在公差范圍的中間公差,根據相關資料得到,軸承室內徑和軸承檔外徑的加工尺寸的公差見表1,2。

              軸承室內徑和軸承擋外徑加工尺寸公差范圍表1、2.jpg

                2.3.2軸承的選用要求

                防爆電機的軸承應選用電機專用軸承,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應大一點,為軸承的熱膨脹留一定的裕度。

                1)對于工廠用電機軸承,選用普通級C3或C4游隙組別,同步速較高的尤應如此;

                2)對于要求較高的場合,應選用精度等級較高的C3或C4游隙組別,對無此精度要求等級的大游隙組別軸承,則可依據長周期運行或低噪聲運行的條件進行選擇。

                2.3.3軸承本身質量要求

                在軸承制造、裝配、運輸過程中,可能會因多種因素造成軸承滾道剝離、卡傷、破損、壓痕、異常磨損、燒結、電蝕、銹腐蝕等;裝配過程中用力不均,也可能會引起保持架發生變形,增加它與滾動體之間的摩擦,甚至使某些滾動體卡死不能滾動,或造成保持架與內外圈發生摩擦等。解決此類問題的辦法是嚴格遵守軸承使用、保養要求,遵守工藝操作要求。

                2.3.4軸承潤滑要求

                潤滑油脂的作用是在滾動體與滾道之間產生潤滑油膜,以減小滾動摩擦系數,進而減小摩擦損耗及軸承發熱,并可防止生銹、腐蝕等。

                對軸承潤滑失效(包括潤滑油脂選用不當,潤滑油脂內有雜質及嚴重老化)所引起的抱軸,應注意潤滑油脂的選擇和加入量,以及潤滑油脂的使用和保養。

                1)不同的軸承類型、結構選用不同的潤滑油脂種類,告訴軸承選用基礎油粘度高、稠度大潤滑油脂;高負荷時,選擇極壓潤滑脂;軸承中等負荷,則選擇耐磨潤滑脂;軸承保持架含銅等有色金屬,避免用含硫、磷添加劑的潤滑脂;

                2)普通軸承油脂注入量為內腔全部空間的1/2-3/4,在易污染環境、低速或中速,要求全部填滿。

                3 總結

                造成電機跑套故障和抱軸故障的原因是多方面的,解決跑套和抱軸問題,需從電動機結構、工藝方面、加工手段及使用維護等方面人手解決。

                1)保證滿足端蓋機加工精度高、形位公差小和粗糙度精度高;滿足端蓋軸承室與軸承裝配時的同心度、端蓋與機座配合端面的形位公差及配合精度等要求,可防止出現跑套現象;

                2)軸承室內徑和軸承檔外徑的加工尺寸應盡量控制在合理的公差范圍之內;按工況選用防爆電機用軸承,確保軸承本身的質量要求;電動機運行時保持軸承的良好潤滑。


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