低压立式电机上轴承损坏分析及轴承配置

低压立式电机上轴承损坏分析及轴承配置

赵保义赵东启王平宁成彬

（华润电力江苏检修有限公司彭城项目部）

摘要：本文针对某火电厂百万机组几台磨煤机稀油站润滑油泵电机近几年多次出现不同程度的端盖跑套、上轴承过热导致风扇叶熔化等故障。经过分析讨论，电机上轴承配置不足以承受系统存在的径向力与轴向力，利用机组检修时的机会，通过更换电机后端盖及电机上轴承配置后，电机运行状况稳定，减少了电机故障次数，延长电机轴承使用寿命。

关键词：立式电机；轴承配置；端盖跑套

1、润滑油泵电机故障

某火电厂磨煤机润滑油泵电机为双速立式电机，近几年几台电机多次出现上轴承振动大、异音，重则出现电机轴承温度高导致风扇叶烧溶、端盖轴承室跑套等故障。对电机进行解体检查，发现故障多为端盖不同程度跑套，电机端盖轴承室磨损几丝至二十多丝不等。跑套端盖进行喷涂处理后，更换原配置电机轴承和更换备用电机后，带载运行电机轴承温度、振动及声音均正常。但运行半年左右，电机再次发生上轴承异音及振动大问题（电机轴承采用SKF轴承，更换前检查轴承，不存在轴承质量问题）。

2.电机轴承过热的原因

轴承过热的原因很多，总的来说，有以下常见的原因：

2.1润滑不良。轴承缺油，或润滑剂选用不合理，质量问题，老化和变质。

2.2轴承装配时轴承内圈与电枢轴的过盈量不合适。特别是过小的过盈量最容易导致轴承温度高，但过大的过盈量将使得轴承轴向游隙消失，轴承滚子受到挤压，同样也将使轴承温度高。

2.3载荷过大（预压过大）。轴承承受的载荷过大和载荷分布不均匀，形成应力集中；或在轴向游动轴承中，外圈配合的过紧，不能移动，轴的热膨胀引起很大的轴向力，而轴承又无法移动时（一般是风扇端）。

2.4转速过大，超过或接近轴承的设计寿命所规定的最大转速。

2.5选用的轴承游隙不合理。

2.6密封不严，导致水、异物的侵入。

3、故障分析

磨煤机润滑油站电机为双速立式电机，型号为YD2-160L-8/4，额定功率7/11KW，转速730/1450r/min，前侧轴承采用SKF6309/2Z轴承，后侧采用SKF6209/2Z轴承。综合上述电机轴承过热原因分析，1、电机轴承采用2Z全封轴承，检修前对于轴承润滑脂检查，轴承润滑正常。2、电机轴与轴承、轴承与端盖均采用过盈配合，且在规定范围内，且不存在装配不当问题。3、电机高低转速为730/1450r/min，轴承完全满足此转速要求。

从轴承防尘盖看没产生变形或机械损伤情况，打开轴承防尘盖，轴承内部油脂产生碳化，说明轴承出现过热发热异常现象。对故障轴承滚珠内外沟道工作轨迹分析，轴承可能承受了过大的轴向力而造成轴承损坏，当轴承承受过大轴向载荷时，滚珠沿轴承内沟道下侧、外沟道上侧运行，从而使轴承应力增加，摩擦增大，温升增高，导致轴承发热异常，发生轴承“抱死”现象，最终导致端盖跑外圆，严重者发生风扇叶融化现象。通过翻阅其它电机设备台账参数（立式电机与卧式电机），55KW以内小功率电机前后轴承基本均采用一样型号轴承配置，唯独磨煤机润滑油泵电机。从电机轴承选用上分析，上轴承采用6209/2Z深沟球轴承，与6309/2Z轴承相比，其内径相同，外径与厚度均比6309/2Z轴承少15mm和6mm，在运行中无法承受该电机产生的冲击性载荷或径向和轴向力，是导致轴承故障及端盖跑外圆的根本原因。

套圈正常工作轨迹套圈非正常工作轨迹

利用机组检修机会，将原电机轴承6209/2Z轴承尺寸45mm×85mm×19mm（内径×外径×厚度），更换为6309/2Z轴承尺寸为45mm×100mm×25mm（内径×外径×厚度），同时更换端盖子口与电机原装的尺寸一样，轴承室内径为100mm的端盖，更换端盖与轴承后所承受的径向力与轴向力大大增加。电机连续运行半年多未发生轴承损坏或端盖跑外圆故障。下面对于低压立式电机常用的轴承配置进行简单分析介绍。

4、低压立式电机常用轴承配置

电机轴承是定子和转子间重要的支撑部件，主要用于支撑转子，保证电机气隙均匀、传递负荷等作用。正确的选择与应用轴承是电动机设计的重要部分。根据电机结构、工作转速、功率、负载特性和安装方式选择合理的轴承配置，可发挥轴承自身性能，提高轴承寿命和电机运行的可靠性。轴承主要分为滚动轴承和滑动轴承，其中滚动轴承在中小型电机中应用最为广泛。载荷时选择轴承最主要的依据，通常应根据载荷的大小、方向和性质选择轴承，下面主要介绍立式电机中常用的轴承配置。

4.1双深沟球配置

电机驱动端与非驱动端均采用深沟球轴承，驱动端为定位端，非驱动端轴承采用弹性预紧，如图1所示。深沟球轴承是转动设备中应用最广的轴承类型，可同时承受径向和轴向负荷，适用高低转速电机，噪声小、运行稳定，深沟球轴承由于是点接触，其径向和轴向承受负荷的能力有限、较小，在轴向或径向负荷较重的场合不能满足要求，因此多用于轻、中型载荷立式电机。

4.2角接触球轴承加深沟球轴承配置

电机驱动端采用深沟球轴承，非驱动端采用角接触球轴承，如图2所示。驱动端的深沟球轴承主要用于径向定位，在电机径向摆动负荷较重时也可以更换为滚柱轴承，以提供更大的径向支持，非驱动端角接触球轴承承受主要的轴向力和起到轴向定位作用，对于立式电机使用角接触球轴承时，角接触球轴承一般安装在非轴伸端，以保证轴伸端轴承承受径向力的需求。但角接触球轴承安装有严格的方向性要求，要保证轴承能承受方向向下的轴向力，即与转子的重力方向一致。如果角接触球轴承在上方，要保证轴承“挂”住转子。该类配置主要应用于有一定轴向负荷要求的电机。

图1双深沟球轴承配置图图2角接触球轴承加深沟球配置图

5、建议

针对磨煤机润滑油泵电机在生产中的重要性，如出现故障，将导致磨煤机停运，严重时将导致机组降负荷，影响机组安全稳定运行。虽然将电机上轴承改为6309/2Z轴承后，电机目前运行状况良好，但毕竟深沟球轴承所承受的径向载荷与轴向力有限，建议利用检修机会将电机上轴承更换为7309AC接触角角度为25°角接触球轴承，既能满足1450r/min转速要求，又能承受电机径向力与轴向力。

参考文献：

[1]杨扬，王瑞青，电机轴承配置不当引起的振动故障，电工技术，2017

[2]王兴旺，潘晓峰，电动机滚动轴承的配置与[J].防爆电机，2015（3）：50