电机轴电流引起的轴承损伤故障分析及防范措施

胡 炼，戴风涛，何志刚

(中国石油股份独山子石化分公司研究院设备研究所，新疆 独山子 833600)

某电厂3#脱硫岛脱硫风机驱动电机型号为YKK710-6，额定功率1 800kW，额定电压6kV，额定转速995r/min，非联轴端轴承型号为FAGNU240EC。

在该电机检修期间，电气维修人员更换电机两侧滚动轴承，在第一次更换轴承后的电机单机试车时，非联轴端轴承有明显异响。停机拆下轴承，发现轴承有跑外圈迹象。简单处理调整间隙后继续进行单机试车，仍存在异响。运行1h后停机，拆下轴承发现轴承滚道损伤严重。车间再次更换轴承进行单机试车，情况无改善。为找出原因，对该电机进行振动测试。

一、现场振动测试

对电机进行现场振动测试时，电机非联轴端存在刺耳的异声，电机联轴端正常。采用测试仪器为VM-63便携式测振仪、DP1500振动数据采集器、蓝精灵冲击脉冲轴承检测仪，壳振烈度标准采用石油化工旋转机械振动标准SHS01003-2004(功率>300kW，正常标准为≤4.5mm/s，停机标准为>11.2mm/s)，测试结果见表1。

表1 电机2011年9月17日测试结果

对测试数据进行分析后发现，电机非联轴端轴承位置振动烈度与加速度总能量以及冲击值均明显大于电机联轴端位置，且其冲击值已达到冲击脉冲轴承检测仪指示的红区。此测点水平振动频谱图中虽无明显的轴承故障频率，但在2 500～4 000Hz高频出现明显冲击频带(图1、图2)，现场可明显听到该处所产生的高频噪声，因此初步判定该测点处轴承出现故障，且已到轴承寿命后期，建议更换轴承。

二、故障分析

为查找电机非联轴端故障的根本原因，对换下的滚动轴承进行外观检查，发现轴承内圈滚道面上具有无规律分布的许多轴向条状凹坑，边缘倒角处损伤最严重，且有烧灼痕迹，明显是由电机轴电流引起的轴承损伤。

图1 电机联轴端水平方向振动频谱图

图2 电机非联轴端水平方向振动加速度频谱图

1.通常电机轴电流产生的原因

(1)由于磁路磁场不平衡，有与转轴相交链的旋转磁通存在。

(2)当转子绕组发生接地故障，有接地电流产生。

(3)转轴上有剩余磁通，起单极发电机作用。

(4)铁芯材料方向性引起磁路的磁阻不均。

(5)由静电引起。

(6)设计时选择扇形片数与电机极对数关系不正确。

虽然，电机产生轴电流的原因很多，但是这台电机在检修前一直运行正常，况且此次检修也只是对电机两侧轴承进行更换，并没有对电机绕组进行大修，因此可以推断问题产生在装配上。通过进一步调查，确定了故障的原因是检修安装电机时，有一根似乎没用的电缆未予连接，而该电缆恰恰是防止产生轴电流的，处理后电机运行正常。

2.电机轴电流的防范

防止电机产生轴电流损伤轴承的具体措施有如下。

(1)加强检修管理，规范检修工艺流程。在电机检修过程中不可随意对电机进行结构及连接上的改变。

(2)将电机一端的滚动轴承与其端盖绝缘，为此要加绝缘垫圈，并对滚动轴承的固定螺栓进行绝缘，以隔断轴电流的通路。电机大修时，应检查绝缘垫磨损情况。

(3)在电机轴上安装碳刷导流，将轴电流及时导走，防止损伤轴承。

(4)对可能存在轴电流的电机使用绝缘轴承。

三、总结

维修人员常常认为轴承损伤是装配上存在问题，而不了解电机轴电流对滚动轴承损伤的严重性，不仅造成极大的人力、物力浪费，还严重影响生产的正常进行，因此了解电机轴电流对轴承损伤的危害及防范措施十分重要。

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