浅析原料磨主电机轴承故障及处理

2020-07-16张赓韶中国中材国际工程股份有限公司南京江苏南京211000

水泥工程 2020年1期

孔勇，张赓韶，夏蕾（中国中材国际工程股份有限公司(南京)，江苏南京211000）

0 前言

主机设备在水泥生产线起到至关紧要的作用，原料磨设备更为显著，如果原料磨主电机出现故障，将直接影响后续主机设备、特别是回转窑运转。据统计水泥生产线中原料磨主电动机故障的主要原因是轴承故障，其已占电动机故障的65%以上。因此对主机设备电动机轴承故障原因进行详细的分析和总结，有利于检修人员对其故障的预防及处理。

1 故障情况

尼日利亚DANGOTE IBESE水泥生产线B线原料磨主电机采用的是德国原装西门子中压电机，电压11 000 V，功率6 000 kW，转速为995 r/min，毛重290t，传动端采用的轴承为FAG NU1052Mc3。2013年9月26日上午9：41定检清理磨盘料时，巡检电工发现原料磨主电机传动端有轻微异响，上午9：42停主电机，先拆除电机与减速机的连接对轮，空载试电机，响声依然存在，无法排除故障。最后判断为电机传动轴轴承故障，与业主DCP方人员协同拆机于9月27日凌晨1:35拆卸轴承后发现NU1052轴承内圈有一片剥落，产生一个较大深沟，请见图1。

图1 NU1052轴承内圈有一片剥落

2 故障发生前后运行参数指标分析

表1为发现轴承损坏前后的测振值，我们发现振动最高值为3.06mm/s，未达到振动报警值4mm/s，日常生产过程中也不会产生报警信号送至中央控制室，即便中央控制室操作人员发现数值跳动，因在正常运行范围内，也不会判断为发生设备故障。

表2是因电机轴承振动测量值过高而停机记录统计表，表3是因电机功率过高停机记录统计表，由表2和表3可以看出，当出现振动过高时，DCS系统能够做出保护性停机，中控工作人员通知现场操作人员进行检查，现场设备故障排除后才能重新启动、运转。

表1 轴承损坏前后的测振值 mm/s

表2 振动测量值过高导致的停机记录统计表

表3中是该设备因功率高跳停的部分数据，从中可以看出该主电机曾因多次发生功率高而停机的事件，而功率高停机主要原因是由于原料磨机进料量过大引起磨机过载，进而引起传动设备过载，最终作用于主电机传动端，传动端的轴承则超负荷运转，该工况下轴承易损坏或减少使用寿命。

表3 设备因功率高跳停的部分数据

图2 原料主电机的传动轴的实时温度

图2中记录了原料主电机的传动轴的实时温度，不难发现，发现异响停机时间为9:42，传动端轴承温度从9:35～9:45由44℃快速升至54℃。也可以看出在高速运转过程中并未出现温度异常现象，而停机过程中运行速度逐步减小而摩擦力越大，出现温度快速上升现象。

3 故障分析

结合以上情况分析，分析原料磨主电机传动端轻微异响的原因如下：

（1）润滑不足。轴承内存在充足的润滑剂，轴承滚动元件及轴承保持架都未发现损坏，见图3。

图3 轴承滚动元件及轴承保持架无损坏

（2）不同心。拆下对轮销子后检查轴向同心度，符合要求，没有发现问题。

（3）电流流经轴承。若是电流流经轴承，应是由于电动机内磁路磁场不平衡等产生漏电流。当电流流经轴承的滚动体和内、外圈时在接触区表面将发生放电现象，放电会形成非常微小的灰暗凹坑，使滚道与滚子间的摩擦阻力增大，进而轴承温度升高，而润滑脂受热后会熔化溢出。当磨损严重时，电动机驱动端轴承会出现位移，造成转子驱动端与非驱动端不同心，轴承径向受力不均，使滚动体与套圈产生划痕，而细小金属粉进入滚动腔内进一步碾压滚动体和内、外圈表面，形成肉眼可见的细小凹坑。然而此次故障仅出现片状剥落，及其区域带磨损，其它表面光滑未出现大面积微小的灰暗凹坑，在支撑架/滚动元件/轨道上也没有任何痕迹，也没有出现不同心现象。

（4）轨道上存在深的锈斑。由图1，3轴承轨道和滚动元件上不存在锈斑，轴承面是干净的。

（5）已污染的润滑剂以及过载。当给电机轴承加入了已被污染的润滑脂，外源颗粒进入轴承，同时因为某时段出现超负荷、过载现象，导致小凹痕出现，因为产生凹痕的外源颗粒不需要很硬，薄纸片甚至棉布上脱落的线也可导致凹痕出现。轴承使用寿命由轴承旋转圈数和负荷大小决定，当滚动元件通过内轨道表面凹痕时，介于滚动元件及凹痕间的油膜会产生流体动压，对凹痕产生剪切力。一段时间后，这些剪切力引起的裂纹将不断扩大到表面，随之滚动元件经过裂纹，引起裂纹碎片的脱落，即片状剥落。凹痕存在的情况下，过负荷或低负荷也会加剧片状剥落的发生。

综上分析片状剥落是由凹痕引起，凹痕则由于外源颗粒和过载引起，当片状剥落与小凹痕共同存在，进而出现磨损带。最终判断故障原因是电机轴承加入了已被污染的润滑脂。