一次风机电机轴承电腐蚀故障诊断及解决方案

柯 昭，钱 猛

（湖北西塞山发电有限公司，湖北 黄石 43500）

1 技术背景

为提高的设备管理水平，本公司引进SDT270超声波检测仪，利用接触式探头进行轴承部位的超声波检测，该设备的测量的频率范围为10～128kHz，灵敏度为-65dB/μV40kHz。该设备主要用以探测转机轴承早、中期磨损。同时引进创优CX10振动故障分析（诊断）仪，该分析仪可实时显示四通道同步采样，最大分辨率达25600线；频率范围为0.5～40kHz，动态范围＞104dB，基于规则的嵌入式专家分析诊断系统，三轴加速度传感器进行数据采集，频谱窗口可为汉宁、海明、平顶、不加窗，平均类型分为线性、指数、峰保持、峰保持连续，能显示瀑布图、伯德图、重叠处理，重叠率为0%、25%、50%、75%。通过安排专业人员进行精密点检系统培训后开展精密点检的日常工作，及时发现转机设备的轴承，齿轮箱，联轴器，叶轮，电机等部件的缺陷，同时在转机轴承故障早期，经过人为干预改良转机设备的润滑环境延长设备使用寿命，当转机运行工况恶化时，及时推送预警通知单进行针对性的设备检修，提高设备的检修效率。在日常管理中采用单一设备趋势跟踪，同类设备对比分析的方法，以精密点检月报形式对运行设备的健康水平的进行分级评估，各专业在机组的大小修中对问题、缺陷设备开展检查、检修。

2 故障设备概况及相关技术改造

#1机组#2一次风驱动电机为湘潭电机股份公司制造，型号为YFKK450-4W，额定功率710kW，输入电压6000V，输入电流82.5A，额定转速1475rpm，卧式安装，绝缘等级为“F”，基础形式为刚性基础，润滑方式为脂润滑润，滑油牌号为7008航空润滑脂，风机为成都电力机械厂制造，型号为G6-45-13NO11.5F，流量范围为49284～70380m3/h，全压为 13002～10448Pa，工作介质为空气，额定转速为1480rpm，结构型式为单吸双支撑离心式，支撑型式为双支撑式，基础形式为刚性基础润滑方式为稀油润滑，润滑油牌号为#46抗磨液压油，电机自由端轴承型号：NU224，驱动端轴承型号：NU226，6226，根据上述设备信息在振动频谱分析仪中完成设备数据库建模。该一次风机在节能改造后由工频运行方式改为变频运行方式，空预器出口热一次风压由入口挡板调节改为风机变频调节。

3 一次风机电机轴承故障发展及特征分析

3.1 轴承正常阶段工况描述

一次风机电机电机驱动端轴承正常工作状态下，超声动态时域波形图显示轴承工作平稳，静态分析中的“RMS”，峰值因素“CrestFactor”数值较小。振动频谱分析及振动通频值均表明电机前、后轴承振动运行工况良好。

3.2 轴承故障发展第一阶段

通过超声波动态分析发现该阶段电机驱动端轴承时域波形图中存在不规则冲击，静态分析中的“RMS”，“CrestFactor”数值出现明显上升。振动频谱分析发现解调谱“D谱”中轴承内圈故障频率7.7X及其故障频率的谐频出现并伴有1X的速度边频带，内圈故障频率对应的幅值不高，解调波形“DW谱”显示振动冲击值略微上升。综合超声分析及振动频谱分析得出结论：轴承存在早期的轻微磨损。

3.3 轴承故障发展第二阶段

超声波动态分析发现该阶段时域波形图中不规则冲击的频率加剧，同时幅值出现升高，静态分析中的“RMS”，“CrestFactor”数值略微上升。振动频谱分析中出现解调谱“D谱”中对数谱中出现轴承保持架故障频率0.42X并伴有较多谐频出现。综合超声分析及振动分析认为轴承磨损加剧。通知专业进行油脂更换，改良轴承润滑环境。

3.4 轴承故障发展第三阶段

超声波动态分析中该阶段时域波形图中不规则冲击的频率加剧明显，同时冲击幅值上升较快，静态分析中的“RMS”，“CrestFactor”数值出现大幅跃升。振动分析发现解调谱“D谱”中线性谱中水平方向的1X幅值最大值为3.49g。综合超声分析及振动分析得出结论：电机驱动端轴承中度磨损。通知运行DCS监盘人员及专业人员密切关注轴承温度及电机电流等参数的变化。

3.5 轴承故障发展第四阶段

超声波动态分析表明该阶段电机驱动端轴承时域波形图中的不规则冲击转变成周期为0.0319s的规律性冲击，电机周围伴随有异常响声。振动分析发现解调谱“D谱”中线性谱水平方向的1X、2X幅值大幅跃升，最大值为17.97g，解调波形“DW”中振动冲击值高达131.95g。电机驱动端轴承劣化严重，轴承重度磨损，通过下达设备预警通知单，要求电气专业停止风机电机运行进行解体检修。

3.6 一次风机电机轴承电腐蚀原因分析和解决方案

一次风机电机轴承解体后发现，电机前、后轴承均出现较严重的电腐蚀，滚柱体、深沟球轴承内、外圈均存在凹凸不平的灰黑色斑痕，滚柱、滚珠表面也呈现为灰黑色，轴承保持架磨损严重并垮塌，轴承游隙过大。电机尾轴的风扇叶轮由于振动大出现松动，导致前面第四阶段超声分析中的出现规则性冲击。

该电机在变频改造后，电机端电压高次谐波分量大幅增加，电源三相输出电压的矢量和不为零，产生零序电压分量（共模电压），通过定子铁芯和定子线圈之间的杂散电容，在定子铁芯上产生电位，转子是通过联轴器和风机相连并可靠接地，这样定子铁芯的电位和转子电位就有差异形成电位差即轴电压，使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小凹坑从而造成轴承电腐蚀。原因查明后，电气专业提出通过更换电机前后轴为绝缘轴承或电机轴颈上安装碳刷并可靠接地将轴电流导入大地两种解决方案。

4 结语

在对转机设备进行健康工况评估时，要综合超声检测和振动频谱分析等技术手段，相互验证，在长期的数据监测条件下建立单一设备的趋势跟踪和同类设备的对比分析，不能用一种恒定不变的标准去判定不同类型，不同厂家的设备而忽视设备的差异化，在设备缺陷的查找和处理时一定要对症下药，做到标本兼治。