引風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承故障診斷分析

摘要:由于設(shè)計、安裝、運行等原因,電動機(jī)軸電壓一般無法避免,為避免軸電流的產(chǎn)生,通常情況下變頻電動機(jī)需要安裝絕緣軸承,但是絕緣軸承的成本太高,普遍應(yīng)用性愛到很大制約。本文介紹了變頻電動機(jī)軸電流的產(chǎn)生及對軸承的影響,利用振動檢測技術(shù)檢測變頻電機(jī)軸承故障。 
　　關(guān)鍵詞:軸電流;軸承故障;振動檢測技術(shù) 
　　 
　　1 引言 
　　為掌控普通軸承使用壽命,我公司將振動檢測技術(shù)應(yīng)用到變頻電動機(jī)上,對電動機(jī)軸承進(jìn)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,然后通過加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng),延長軸承使用壽命至失效前期再更換。這樣通過振動檢測技術(shù)既掌握了變頻電動機(jī)軸承損傷的發(fā)展情況,又避免了因軸承損壞引起的故障停機(jī),為公司降低了生產(chǎn)成本。 
　　2 軸電流的產(chǎn)生 
　　電動機(jī)運行時,轉(zhuǎn)軸兩端之間或軸承之間產(chǎn)生的電位差叫做軸電壓。目前,廣泛應(yīng)用的變頻電動機(jī)大部分采用 PWM變頻電源供電,這時電動機(jī)的軸電壓主要是由于電源三相輸出電壓矢量和不為零的分量產(chǎn)生。軸電壓通過電機(jī)軸、軸承、定子機(jī)座或輔助裝置構(gòu)成閉合回路產(chǎn)生軸電流。在正常情況下,電動機(jī)的軸電壓較低,軸承內(nèi)的潤滑油膜能起到絕緣作用,不會產(chǎn)生軸電流。但當(dāng)軸電壓較高,或電機(jī)起動瞬間油膜未穩(wěn)定形成時,軸電壓將使?jié)櫥�油膜放電擊穿形成回路產(chǎn)生軸電流。在生產(chǎn)實際應(yīng)用中,采用PWM變頻電源供電的變頻電動機(jī)極易產(chǎn)生高頻軸電流。 
　　3 振動技術(shù)檢測軸承故障 
　　3.1 高壓喂料器驅(qū)動變頻電動機(jī)軸承故障案例 
　　高壓喂料器驅(qū)動變頻電動機(jī)額定功率30KW,額定轉(zhuǎn)速960RPM,實際轉(zhuǎn)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,振動趨勢平穩(wěn),頻譜中未發(fā)現(xiàn)軸承缺陷頻率。7月采集的振動數(shù)據(jù)顯示該電動機(jī)振動總值明顯超過以前振動值,在頻譜中發(fā)現(xiàn)了6312軸承的外圈缺陷頻率,并且占主要振動能量,振動幅值較高。根據(jù)電動機(jī)前期頻譜和現(xiàn)在頻譜,基本判斷軸承發(fā)生了電蝕現(xiàn)象。通知車間維修人員加強(qiáng)潤滑保養(yǎng),并注意點檢電動機(jī)軸承溫度變化。隨后,利用振動檢測技術(shù)繼續(xù)跟蹤觀察軸承故障發(fā)展趨勢。2009年6月電動機(jī)軸承振動趨勢又開始攀升,頻譜中開始出現(xiàn)了6312軸承的保持架缺陷頻率,并且在徑向上軸承外圈缺陷頻率的周圍出現(xiàn)了保持架缺陷頻率的邊頻(見圖1),這時現(xiàn)場用聽診器也能夠聽到電動機(jī)軸承的噪音。此時可判斷軸承電蝕故障已經(jīng)非常明顯,建議車間在近期計劃停機(jī)中更換軸承。 
　　2009年9月車間計劃停機(jī)更換該變頻電動機(jī)。打開更換下的電動機(jī)軸承,發(fā)現(xiàn)6312軸承內(nèi)外圈嚴(yán)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 
　　木片計量儀電動機(jī)額定功率11KW.額定轉(zhuǎn)速1487RPM,實際轉(zhuǎn)速1750RPM左右,軸承型號NSK 6209。2009年6月在定期檢測電動機(jī)振動時,發(fā)現(xiàn)其振動總值上升明顯。由于在此之前的包絡(luò)頻譜中已存在軸承外圈缺陷頻率,故可以判斷該電機(jī)軸承損傷程度在加重。隨后2月和3月的振動數(shù)據(jù)顯示,振動趨勢繼續(xù)上升(見圖3),軸承外圈缺陷幅值上升幅度增大,并且占有主要振動能量,現(xiàn)場噪音明顯。此時可判斷軸承故障已非常明顯,建議車間在近日計劃停機(jī)中更換軸承。 
　　2009年9月車間計劃停機(jī)更換該變頻電動機(jī)軸承。軸承內(nèi)外圈上都產(chǎn)生了“搓衣板“式的凹槽條紋損傷。 
　　4總結(jié) 
　　這種在軸承內(nèi)外圈或滾動體上產(chǎn)生的“搓衣板”式的凹槽條紋損傷,我們稱之為電蝕損傷。電蝕損傷主要是軸電流局部放電能量釋放產(chǎn)生的高溫,融化軸承內(nèi)圈、外圈或滾珠上許多微小區(qū)域,并形成凹槽。電蝕損傷會該電動機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)噪聲、高振動,影響軸承壽命。 
　　采用變頻控制的驅(qū)動電動機(jī)正在以其卓越的性能和經(jīng)濟(jì)性,在調(diào)速領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用。因變頻電源的特殊性,以及系統(tǒng)對高速或低速運轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速動態(tài)響應(yīng)等需求,給電動機(jī)也帶來了在電磁、結(jié)構(gòu)、絕緣、軸承防護(hù)等方面的新課題。 
　　通過應(yīng)用振動檢測技術(shù),可有效判斷設(shè)備運行狀態(tài),掌控設(shè)備故障發(fā)展趨勢,極大改善了僅靠人工經(jīng)驗判斷設(shè)備故障的能力,避免了定期維修造成的不必要損失,降低了生產(chǎn)成本。 
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