大型轴瓦支撑式电机轴瓦发热的原因及处理

小型电机转子普遍采用滚动轴承支撑,大型电机则以轴瓦支撑居多。一些企业常因电机轴瓦发热甚至烧毁电机而影响生产

来源:智慧水泥
作者:王占光

0 引 言

随着水泥单线生产能力的大型化,高压、大功率电机也被不断引用到水泥行业,电机支撑结构也有所改进。当前,小型电机转子普遍采用滚动轴承支撑,大型电机则以轴瓦支撑居多。一些企业常因电机轴瓦发热甚至烧毁电机而影响生产。现就大型轴瓦支撑式电机轴瓦发热的原因和处理方法进行分析,望能对读者起到帮助作用。

 

1 电机轴瓦发热的原因分析

引起电机轴瓦发热的原因较多,归结起来有以下几种:润滑油变质、润滑油污染、、油量不足、环境温度过高、轴瓦接触精度低、设备超载、设备运转精度过低等。下面就其发热的原因进行一一分析阐述。

1.1 润滑油变质恶化引起的轴瓦发热

润滑油变质后,有的稀如水,有的极压性能下降,难以形成油膜或形成的油膜强度极低,难以将轴与瓦隔离开来,使轴瓦处于边界摩擦状态,轴瓦就会发热;润滑油变质后还会生成一些黏状物,常会堆积在瓦口或油道之中,不但会造成供油不足,还会使瓦口导油不畅,若油楔用油得不到补充,油楔压力降低,油膜不易形成,托轴能力下降,就会引起轴瓦发热。

1.2 润滑油遭到污染引起的轴瓦发热

润滑油在存放、检修不当、密封不严等情况下,极易受到水、灰尘、及其它杂质污染。若受到水污染,由于水的蒸发,易使润滑油产生气泡,气泡的炸裂会破坏油膜;同时也易使轴瓦生锈, 产生磨损,进而破坏轴瓦接触精度,引起轴瓦发热。若受到灰尘污染,大的颗粒会造成磨料磨损,使轴瓦变得粗糙,影响轴瓦的接触精度,使瓦发热;细小颗粒也会堆积在瓦口的导油槽内,减小瓦口间隙,影响进油,促进瓦的发热;其它杂物如棉纱等常会堵塞油道,造成油路不畅,同样引起轴瓦发热。无论是污染产生气泡、灰尘杂质造成轴瓦磨损或形成堵塞油路不畅,均可以引起轴瓦发热

1.3 供油不足引起轴瓦发热

供油不足或供油中断、油环卡死或油环断裂时,瓦口导油槽内的油量均会减少或中断,油楔难以形成或不能形成,托轴能力下降;加之油量减少或中断时,轴瓦摩擦热不能及时带走,润滑油的温度会不断上升或急剧上升,润滑油的粘度和油膜强度也会急剧下降。这样若油量不足,轴瓦温度就会上升;若是润滑油中断,轴瓦将会急剧发热。

1.4 环境温度过高引起轴瓦发热

环境温度过高,超过了循环油的冷却能力或油箱的散热能力, 润滑油的温度就会上升,粘度就会下降,结果是油膜强度逐步降低,一旦因油膜强度低而遭到破坏,就会引起轴瓦的发热。笔者曾对常用的润滑油做过统计,其粘度受温度影响非常大,油温每上升 10 摄氏度,其粘度下降将近一半,所以选用润滑油时,若没有配套循环油站,就要结合设备所处的环境温度,适当降低或提高润滑油的粘度指标,如同冬夏所用油的牌号不同一样。

1.5 电机自身原因引起的轴瓦发热

电机定子磁力中心与转子中心不重合,运行中由于磁场的拉力,迫使两磁力中心重合,如果两者中心相差较大,势必产生轴肩扛瓦裙的现象,若扛力过大,就会引起轴瓦发热。其二,球面瓦座与球面瓦摩擦力过大,球面瓦的调心能力就会下降,导致轴瓦接触精度下降,引起轴瓦发热。另外电机的气隙不均、转子不平衡、轴瓦间隙过大,也会产生振动,造成油膜不稳定而引起轴瓦发热。

1.6 轴瓦接触精度低引起轴瓦发热

所有的瓦接触精度低都会发热,电机轴瓦也是一样,同样会发热。我们知道转速越高,瓦的接触精度要求越高,水泥行业的电机属于中等转速,接触精度符合常规的要求即可。若运转中的电机出现间断性发热,检查若无其它原因,很有可能是球面瓦不灵活所致。球面瓦不灵活时调心性能差,一旦瓦不随轴动,轴和瓦的接触就有可能变差,造成局部比压大,破坏油膜,引起轴瓦发热。当然油环不灵活也有类似特征。

1.7 设备振动、频繁启动、超载运行引起轴瓦发热

设备振动、超载运行,都会增加轴瓦的负荷,可致使油楔压力不稳,造成瓦的比压增加,一旦超出了油膜的承受范围,油膜就会遭到破坏,瓦的发热将从这里开始;比较大的振动还会造成球面瓦超出自位调心极限范围,以致卡死,失去调心功能,造成瓦与轴的中心线歪斜,引起接触精度降低,造成轴瓦发热;停机期间,轴与瓦无油导入,处于缺油状态,频繁启动设备,会使轴瓦遭受磨损,使瓦变得粗糙,不但影响接触精度,磨下的金属颗粒还会堵塞瓦口,造成瓦口间隙变小,引起轴瓦发热。

1.8 电机机座变形引起轴瓦发热

机座变形也会引起轴瓦的发热,但关注的人不多,在此特别提醒,以引起关注。机座刚度不足时,设备在启动或运行中,随着负载的变化,电机会因机座的变形而发生歪斜,这样电机轴与瓦的接触区域就会发生变化,处于不稳定的接触状态,一旦轴碰瓦帮或电机轴线与瓦的轴线不同轴,产生夹角,就破坏了轴瓦的正常接触状态,出现瓦局部受力过大,该处油膜就会遭到破坏, 引起轴瓦发热;还会引起球面瓦的过度自位,造成接触面积减小而引起轴瓦发热。


2 电机轴瓦发热的鉴别与处理

电机轴瓦发热的原因不同,发热表现出的特征也不相同,但对某台电机来说,发热的原因应该是确定的。只要了解了发热的原因,掌握了相对应的表现特征,就有了识别发热原因的方法, 制定出的处理方案就会更加切合实际,处理起来也会得心应手。下面笔者根据自己的经验,同时结合相关知识,谈谈轴瓦发热的原因识别和处理方法。

2.1 油质恶化引起的轴瓦发热的处理

油质恶化分为两种,一种是润滑油本身或者是受到污染发生了化学变化,另一种润滑油遭到了严重污染。

首先说一下润滑油发生了化学反应的表现特征,那就是和透明发亮的好油相比,变质的润滑油往往伴随有异常的气味和异常的颜色出现;稀稠不均,稠的成黏条状,稀的几乎感不到粘性,有时也会产生大量的气泡。这时就可以断定油已变质,应更换好的润滑油。更换时应注意要先把油箱、油池、油路等清洗干净。二是润滑油在恶略的环境中遭到严重污染,比如水、灰及其它杂质混入油中。如若润滑油进水,随着水的蒸发,油内会产生气泡,轴承箱内也会产生水雾,甚至在壁上产生水滴,打开排污阀门可以放出水来。此时应该打开或清洗排气帽,及时排出水雾, 并放出沉积在油箱内的积水;如果间断放水,水量不减,则应属冷却器漏水或冷却水管道漏水,应及时对漏水处进行维修。再者, 取润滑油少许,若颜色不透明发亮,出现污浊,说明油已污染, 再用手指搓捻,若出现剌手情况,说明油内混入了灰尘或其它杂质,可再将油涂在透明纸上,迎光观察,若有金属光泽,说明是金属颗粒,可判断瓦或其它部件已遭磨损,应停机检查处理;若不透光说明是灰尘污染,应做换油处理。当然有条件的,可进行润滑油的理化检测,根据检测结果,再做滤油或换油处理决定。

无论润滑油遭到污染,还是油内发生了化学反应,均可引起轴瓦发热,但该原因引起的轴瓦瓦发热,往往需要一个逐步升高的过程。此间,应该根据其发热特征,去认真的观察、比较、分析、判断,找出发热的真实原因,制定正确的处理方法。在此还要提醒若气泡长时间不消,应加除泡济消除气泡。同时建议设备管理者,要加强对润滑油和设备润滑的管理,定期对润滑油进行化学和物理检测,以利对润滑油更换与否做出正确的判断;同时润滑油的存放、使用应注意密封,避免遭到污染;润滑油的更换或补充,也应加滤网,并保持环境清洁,防止杂质进入油箱;运行中应对如瓦座、观察孔等搞好密封。

2.2 供油不足引起轴瓦发热的鉴别与处理

供油中断或供油不足都可以引起电机轴瓦发热,供油中断引起的发热比较突然,瓦温会急剧上升;供油不足,则瓦温上升过程较长。如果发现轴瓦温度突然上升,速度很快,应当紧急停机, 无需等到保护跳停,否则有烧瓦甚至烧电机的危险。停机后,应检查油管是否开裂、电机与油泵的联轴器是否脱节或断销、油位是否过低吸不上油、油泵是否卡死损坏,检查判断轴瓦是否受到损伤,还要检查电气自动化上是否有故障。对于查出的问题,要逐一安排处理。若发现瓦口或轴上有合金,可确认瓦已受伤,必须对轴瓦进行修研,使瓦与轴的接触精度达到每平方厘米不少于3 点,瓦口间隙可按轴径的千分之一到一点五考虑。若是瓦温渐渐上升,可能是供油不足所致,应检查油位是否不足、回油是否不畅、管道是否漏油、油压是否太小、油环是否工作正常等,并针对查出的问题进行停机或不停机处理,如果发现仅是供油压力不足,可通过油箱的压力调节阀来进行调节,减小回油量,增大供油量,提高供油压力;若是泵压不足,说明油泵内漏严重,当进行换泵处理。

2.3 坏境温度过高引起轴瓦发热的鉴别处理

环境温度过高,散热条件差,特别是没有配置循环油站的电机,更应该引起注意。环境温度高,润滑油粘度减小,油膜强度下降,容易引起轴瓦发热,但温升较慢,此时应当对瓦座加强散热通风,并保持瓦座清洁,必要时可对热源遮挡,减小对瓦座的热辐射;对于有循环油站的电机,可增大供油量,减小回油量, 降低冷却水温度,增大冷却水量,以降低供油温度,及时带走轴瓦产生的热量,也可以考虑更换粘度较大的润滑油。

2.4 轴瓦接触精度不足引起轴瓦发热的鉴别处理

运行中的电机,轴瓦接触精度低,一般是磨损不均,球面瓦不灵活所致。轴瓦的不均匀磨损,会造成接触面积减小,局部比压增大;球面瓦不灵活时,轴瓦不能随轴的变化而变化,轴与瓦接触不符实,同样会使轴瓦局部负载增大,结果,瓦内润滑油极易泄露,托瓦能力下降;还有球面瓦卡死,也是如此,卡死的不固定性,也会引起不同位置的发热。此类情况,可以从轴上的油膜加以鉴别,接触区域油膜较薄甚至无油膜,起明发亮;非接触区域看不出油膜,但带油较多。用测温仪检测,接触区域温度较高,非接触区域温度较低。遇到此类情况,应对球面瓦进行刮研, 使其接触精度达到每平方厘米一点以上,接触宽度达到瓦宽的三分之一左右,接触角度 60 度左右,放在瓦座内,用手晃动,感觉比较灵活;同时也应对轴瓦及瓦背进行修研,使其达到标准要求接触精度状态。还有一种情况就是瓦裙超载,当轴肩与瓦裙摩擦严重时,也会引起发热,它有三种情况造成,一是维修安装后, 电机定转子磁力中心不重合,开机后转子前移或后退,轴肩顶住了瓦裙,此时应当对电机重新修理,如果只加大轴肩与瓦裙的间隙,或者通过调整轴承座的位置,使轴肩不扛瓦裙,则电机的实际功率就会下降很多,电机空载或负载电流会上升很多;其二, 维修安装后,由于联轴器销子过紧,拉动了转子,使轴肩扛住了瓦裙,此时应减小销子直径,重新安装即可;其三,球面瓦的过度自位卡死,造成轴肩摩擦瓦裙,此时应查出引起球面瓦转动过度的原因,进行处理。

2.5 设备振动、频繁启动、超载运行轴瓦发热鉴别处理

电机的超载运行,使轴瓦负荷增大,若超出了油膜的承载极限,轴瓦便会发热;设备剧烈振动,不但会使电机载荷增加,还会破坏轴瓦油膜,引起轴瓦发热;设备的频繁启动和慢转会对轴瓦造成搓伤,进而促进轴瓦发热。超载时,轴上油膜较薄,甚至看不到油膜,启明放光;设备振动时,轴上油膜忽薄忽厚;轴瓦受损后,金属粉末会堵塞瓦口,轴的粗糙度变差,还会带有金属颗粒,若磨损不均,油膜在轴向上会有薄有厚。遇到该类问题, 应根据特征判明原因,若是超载,应降负荷生产;若是振动,应先排除振源,电机的振动一般是由转子不平衡或电机气隙偏差过大所致,转子不平衡的振动一般反映在水平方向,气隙不均都伴有不均匀的磁场声,需要对电机转子做动平衡和气隙调整,气隙的调整要达到误差小于平均气隙的百分之五;若振动来自于被拖动设备,应及时消除主机对电机的扰动。若发现轴瓦受损,应修研轴瓦,并达到上述理想状态;如果瓦的间隙过大,应重新加工轴瓦,使轴瓦间隙符合要求,还要清理或滤出油内的杂质。

2.6 电机机座刚度不足引起轴瓦发热的特征与处理

由于机座刚度不足,轴在瓦内很难定位,其引起的发热特征为,运行期间,有时前瓦发热,有时后瓦发热;同一轴瓦内发热位置也不固定,会随着负载的变化发热位置也跟着变化;不同时间的开机不同位置的发热,紧这个地脚,那个瓦发热,紧这个地脚,那个瓦发热;刮瓦时,瓦的接触精度很高,运行后打开检查, 却发现接触较差,接触位置也明显变化;有个厂家干脆更换电机, 并为之配置新机座,结果运转很好,又把那台电机用在其它地方, 一样平安无事。若遇到此类问题,看到这种现象,应及早加固机座;在找正过程中,必须保证四角吃力,若发现一个角悬空,必须垫实,不能单靠地脚螺栓压实。

 

3 结束语

虽然电机轴瓦发热的原因很多,但只要了解掌握了发热的表现特征,理清思路,就容易找出发热的主要原因,从而制定对策。由于该文重点讲述的是运行中的电机,故未涉及润滑油的选择、结构设计不合理、制造精度不够、安装精度差等原因引起的轴瓦发热,也未涉及测温仪表不合理、信号传输误差等原因引起的不良后果;考虑到当前电机维修技术比较成熟,也未谈及具体维修方案。但最后还是要提醒读者,润滑涉及设备的运行效率、功能的消耗,若设备把功能消耗磨损上,不但功耗高,设备损坏也快, 直接影响企业经济效益,应予以高度重视。再者由于水平有限, 该文定有不到之处,还请读者批评指正。

作者:王占光  焦作坚固水泥有限公司

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