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軸承知識

電機軸電流的原因及防治

2020-03-11
李紅霞
(焦作堅固水泥)
  一、軸電壓的形成
  是指電機軸兩端之間或者轉軸與軸承座之間所產生的電壓。產生軸電壓的主要原因是由于環繞電機軸的磁路不平衡所引起,這個不平衡的磁通切割轉軸,就在軸的兩端感應出軸電壓。
  造成磁路不平衡的因素很多,如轉子運轉不同心、定子鐵心扇型沖片疊裝接縫不對稱、硅鋼片磁導取向不同造成磁導率不同、鐵心槽和通風孔的存在致使磁路不平衡以及軸承中具有絕緣性能的油膜引起的靜電充電等。
  二、軸電流的形成與危害
  軸電流形成的條件:一是有軸電壓,二是構成回路。設計和運行條件正常的電機,轉軸兩端電壓僅有很小的差值,且由于油膜或軸承絕緣的處理,不足以產生危害。
  若是某一環節出現了問題,軸電壓超過了限值,就可能擊穿原來的絕緣,在轉軸、軸承內圈、軸承外圈、軸承室構成回路,于是轉軸軸承位和軸承內圈的表面會因電弧放電產生小而深的圓形蝕點或條狀電弧傷痕,嚴重時足以把軸頸和軸瓦燒壞。
  三、軸電流防治措施
  針對軸電流產生的原理,一般有如下措施加以解決:
  1、導流:在軸伸端安裝接地碳刷,使接地碳刷可靠接地,并且與轉軸可靠接觸,保證轉軸電位為零電位,隨時將電機軸上的靜電荷引向大地,以此消除軸電流。此種措施一般在發電機上運用較多,在大型交流電動機上也偶有運用。
  2、阻斷:軸電流形成的重要條件之一就是構成回路。在非軸伸端的軸承座和軸承之間加裝絕緣墊或采用絕緣軸承,切斷軸電流的回路,是多數電機生產商采用的措施。
  四、國家標準對軸電壓、電流在電機制造及應用中的表述
  電機在設計之初已經將軸電壓的防治作為一項重要工作,相關的一些標準也有所體現,如:
  1、《GB-T 13957-2008 大型三相異步電動機基本系列技術條件》中指出“4.22電動機應具有可靠的防止軸電流措施。”
  2、《GB 50150-2016 電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》中,對發電機、交流電動機的試驗項目中就規定“測量電動機軸承的絕緣電阻”應“采用1000V兆歐表測量,絕緣電阻值不應低于0.5MΩ。”
  3、《GB-T 1032-2012三相異步電動機試驗方法》新增了軸電壓、軸電流的測定方法。
  4、《GB/T 20161-2008變頻器供電的籠型感應電動機應用導則》中第10節上表述“當軸電壓超過約500mV(峰值),有可能在前述環路中產生環流,在相對短的時間內損害軸承,絕緣一個軸承,最好是非軸伸端軸承,就足以避免……產生環路電流”。
  以上等等。這些標準在一定程度上對軸電壓、軸電流的防治起到了根本性的作用。
  五、實際應用情況
  雖然在設計上,軸電壓、軸電流已經有了有效的控制,但實際應用中,由于制造缺陷、檢修缺陷、或其它情況,因軸電壓造成電機損害的事故仍然存在。
  案例1:某大型電廠一臺YKK500-4/6KV/800KW的電機,因電機出廠時,其軸承絕緣未作處理,造成運行后,軸承發熱嚴重,幾天后,因忽略了軸電流,直接更換軸承,開機后數小時內軸承升溫迅速,造成停機。后查明問題并對一端軸承進行絕緣處,恢復正常使用。
  案例2:某廠的兩臺YKK560-4/1250KW型高壓電動機,隨機組投產半年后,電動機軸承均開始發出異常響聲,但振動未發現異常,通過軸承補油,異響會消失一段時間。但到后期,軸承異響加劇,同時振動也加劇,解體檢查發現電機后軸承內圈及滾珠均有不同程度磨損。經搶修更換軸承三至四個月后,再次發生同樣問題。后分析判斷,應是電機軸電流燒傷軸承引起的,經現場測量,電機轉軸有2V軸電壓。后經對驅動端軸承與端蓋進行絕緣處理,問題解決。
  案例3:某水泥廠YKKVF6304-6,1400KW/10KV高壓變頻電機。在運行中發現軸承溫度過高,經分析是軸電流引起。處理措施是將電機前端引接地碳刷,后端軸承與蓋加絕緣,電機運行正常。
  案例4:某水廠使用型號為YPT800-8/2000KW/10kV高壓變頻電機。在運行中1)潤滑油使用1個月已燒焦;2)電機軸承使用壽命不到一個季度。最初由于變頻電機已做軸承后端蓋絕緣,所以懷疑是潤滑脂與軸承的原因,但更換后故障現象沒有消除。后檢測后端軸承的絕緣電阻少于0.5MΩ,經分析,發現電機端蓋采用了熱脹冷縮裝配方法,絕緣物料與金屬物質間的熱脹冷縮系數不同,導致絕緣層出現了空隙,導電雜質滲進空隙,導致絕緣下降。將絕緣重作處理后,電機運行正常。
  從以上案例來看,新投入運行的大、中型電機,必須高度重視軸電流的問題,發現軸承異常發熱,應及時分析處理,對有一端絕緣的,必須按標準采用1000V搖表測其軸承絕緣電阻,保證大于0.5MΩ。
  由于筆者水平有限,文中不妥之處還望批評指正。
(來源:智慧水泥)

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