主电机轴瓦异常情况分析解决办法 陈冬丈 ( 南京钢铁股份有限公司) 摘 要 介绍南钢中板厂四辊轧机主电机轴瓦一种非典型故障现象, 原因分析及解决办法, 提出了对类似问题个人见解. 类桩词 调心抽承 油膜厚度 轴 电流 安装要求
我厂在 1 4 9 年进行四辊轧机改造, 9 主电机选 用东方电机厂产品, 型号为:Z50 2.从 Z 20 - 80 19 年投产到 20 年, 94 00 主机轴瓦使用一直都比 较正常.在20 年 4 00 月份, 上主电 机传动侧轴瓦 温度突然升高, 经过修复后继续投入运转. 但两个 月后, 同一只轴瓦又出现温度偏高现象, 后每隔 以 一个月左右就会出现同样问题, 严重困绕着中板 正常生产. 严重的是, 更为 检修结束后在试机过程 中常出现在 5 0 i之内轴瓦温度迅速上升问 -1 n m 题.t 轴瓦第二次检修连续处理 7 耗时5h 次, 6, 这一问 题严重困绕着我厂生产.0. 6 20 年 月份第 一次发现此问题时, 我们委托" 二十冶" 进行处理 ( 该轧机原始安装单位是二十冶)由 , 于条件限制 需在不吊电机转子及上过桥轴情况下用液压千斤 顶将电机及过桥轴浮起, 将上瓦吊开, 下瓦沿圆弧 面翻开后进行处理, 安装时按相反顺序进行, 处理 时间为 8 , h 使用 2 个月后又发现瓦温升高.随后 使用状况越来越差. 在没有其它办法的情况下 采 用`周做一 r } 次俭查和处理的办法来维持生产.在 20 年以前经常出现问题的是瓦""20 年 3 02 2,02 月份以后瓦"" 1及瓦"" 2都相继出现瓦温升高同题. 2 原因分析 从打开瓦的情况来看, 瓦的磨损情况相当严重, 轴颈与轴瓦在下部 4. 5 范围内几乎不存在" 油 线" .从瓦面磨损情况来看, 轴与轴瓦之间的油膜 被破坏, 或是不能建立有效油膜, 从而发生不完全 润滑的半干磨擦, 甚至是干磨擦. 从这种现象来 看, 造成此类问题主要原因是由 于轴与轴瓦之间不能建立有效的油膜. 油膜破坏或油膜厚度达不 到要求主要与设备 的安装, 轴瓦表面的粗糙度, 电气部分, 油质等因素有关. 21 设备安装误差较大造成轴瓦实际承载压力 . 过大 主电机传动示意图见图 I , 从电机安装结构来看, 2 瓦 受力情况最复杂, 如瓦座或电机定子地脚螺栓松动, 很有可能造成电机气隙变化, 使电机转子, 过桥轴不在同 一 条直 万方数据 第1 期 陈冬文 主电机轴瓦异常情况分析解决办法 线 卜 使瓦受力偏向 一 造成一侧压强过大不易 , 侧, 形成油膜或油膜易破坏, 从而造成瓦磨损及瓦温 满足h, h+ , Y (, 2 = , Y + 2 为轴承边缘处油膜厚 ; h 度的最小安全值) . 升高. 东方电 机厂在技术要求中提出, 电机气隙 偏 差要控制在.6 m以内( . m 总气隙为1m )在第 6m . 二次检修过程中, 我们对电机气隙做了检测, 其偏差达 .8 m, ,m 超过规定范围, 后经过调整, 偏差在 02 m以内, . m 效果较明显. 从多次检修经验来看, 此类型电机气隙偏差在04 m以内较好.从实 . m 际情况看, 瓦的磨损第一次, 第二次都偏向 前侧与 气隙偏移方向一致, 安装过程中气隙的调整对瓦 的影响是显而易见的. 动压滑动辊承最小油膜厚度的 极限值一般要 t I T 上 电机 ℃ 巡 1 图 卜下电 机 主电机传动示愈图 , 轴瓦3 幽 . · _J . . .. 产 目 . 沪 o户. 图2 挠度及偏移全 如调心轴承, 在考虑轴承所需最小油膜厚度 时, 就可以不考虑 Y 及 Y , : " 但调心轴承如失去调 心作用, 要使油膜不被破坏, 最小油膜厚度极限值 h z }就必须增加Y+Y , , E 否则油膜遭破坏的可能 性就增加. 为了消除安装误差或其它影响, 该电机 瓦设计为自调心轴瓦, 球形瓦宽径比为 1 1外 ., 形尺寸为0 6X , 50 6 轴承合金为Z hnbl 50 C SS l- 6球面尺寸为球0 8. , 80 在图纸上要求球 0 8 与 80 所配轴承座必须进行研磨, 其间隙控制在 01 .- 01 之间.由 .7 于条件限制, 电机转子及过桥轴在 日 常检修中不可能吊开, 新换瓦的球面如何与瓦 座球面进行研配很难解决, 如不能按技术要求做 到, 很有可能使调心轴承失去调心作用. 如不能很 好的处理好调心问题, 油膜厚度可能达不到要求. 同时由于失去调心作用, 使轴承实际承载区面积 减少, 实际宽径比 达不到设计规定要求, 必然会造 成轴瓦局部过热, 最后导致烧瓦. 孔 与轴加工难易程度 , 轴颐表面的R 值取在 a 0 1 一. 2 m . . . m范围内, 0 轴瓦表面R 值取在 a 02-04m . . m范围内.但是轴瓦" " 20 年 0 0 2 在 00 22 表面粗糙度的影响造成油膜破坏. . 对类似滑动轴承而言, 通过轴颈与轴承表面轮廓算术平均偏差之和应小于 h 的 15考虑到 . /, 6 月份烧瓦过程中, 轴表面遭到了一定损伤, 表面 有明显刮痕. 轴表面粗摘度已 达不到规定要求. 23 电气部分对瓦的影响. . 在分析瓦"" 2问题的同时, 1开始出现类 瓦+; 似情况. 但瓦"" 1不存在多次安装造成的 误差, 也 不存在轴表面拉伤问题.是什么原因造成油膜破 坏的问题到目 前为止, 我们还不能从正面进行回 答. 但从反面可以做一些推断: 轴电流也是影响油 膜轴承原因之一. 轴电流的产生原因比较复杂, 对 于电机一类转子, 产生轴电流的原因是磁力线分 布不对称效应及转轴的磁化效应. 这种现象在交 流电机中表现较为明显, 在宜流电机中也存在同 样的问题.两种情况都有可能在一些金属零部件 内感应起一定电位.当电位升高到足以击穿油膜 时, 就形成电流回 这种电流回路可能穿过整个 路. 转子, 也可能是在轴承形成局部的短路电流. 短路 电流又会产生新的磁场, 磁化转轴或其它零部件. 万方数据 宽厚板 这种磁电相互转换 , 可在机组内形成很强的磁场 , 第9 卷 粘度可以 选用大一点的, 也可以选用 6# 8 汽轮机油.另外如轴颈的表面粗糙度达不到要求必须采 并出现很高的故障电流. 一般认为足以引起轴电 流损伤的电压在 2V以上, 0 典型轴承损伤电压在 3-10 0 0V之间.事实上, 这样大型电机在设计和 安装过程中都采取相应的措施来消除电流对设备 的影响. 通常采用的方法是使零部件绝缘. 例如: 把一处或多处和轴承连接的地方( 包括油路管线 在内) 进行绝缘, 这样在轴承和它的支承体或任何 周围 单体之间无金属接触, 隔断轴电 流回 或将 路; 转子部分采用滑环结构接地.我厂电机也采用了 这两种方法.但检查中发现: 一是绝缘端并不绝 缘. 从现场情况来看, 于瓦座定位销和油管接地 由 造成. 二是转子接地不正常. 由于长期忽视检查, 接地滑环与碳刷之间并不接触, 没有起到应有接 地作用. 最近一次又对上述间题做了解决, 瓦的磨 损情况明显好转. 与以往每次检查的情况相比, 干 摩擦现象明显减少. 说明油膜的破坏程度有了明 显的降低. 24 油质的影响 . 目 前油内杂质和氧化成分较多, 油发黑, 加速 了油膜破坏和瓦的磨损. 3 预防措施及解决方法 31 定期检查传动部分同心度, . 水平度及电机气 隙, 如发现气隙偏差超过 .5 m, . 就必须进行调 m 整. 取相应的 措施, 对表面进行打磨抛光. 33 选择合适的润滑油. . 根据原设计厂家推荐使 用 2 #及 3 #汽轮机油, 0 0 对照标准即 N 2 3及 N6 4 汽轮机油, 但轴颈粗糙度已达不到规定标准. 按要求如滑动轴承要达到稳定工作条件, 其膜厚 比 A要达到一定量, 一般推荐 A在 5 0 -1 之间较 合适.如轴表面受伤, 润滑油油膜厚度必须要增 加, 才能满足要求.根据道森( . o sn公式. D Dw o) 油膜厚度的增加在结构不变的前提下, 一是提高 轴的转速; 二是提高油的粘度.由于工艺条件限 制, 我们可以通过提高油的粘度来弥补轴粗糙度 增加带来的不足. 具体的粘度选用可采用一种简单的做法. 由低到高进行试用, 定期对瓦的情况进 行跟踪检查.我们经过几个月尝试, 现采用N 8 6 汽轮机油及N 6 4 汽轮机油各 5%的混合油在夏 0 天使用, 效果很好. 油膜厚度的增加也可有效地防止轴电流对油 膜的破坏.选用新混合油后检测温度与选用前变 32 在更换或检修电机瓦时, . 最好能将轴或轴转 子吊开, 严格按要求对球形瓦的瓦背和瓦座进行 研磨, 达到规定要求.如不具备条件, 也可以采用 " 翻瓦" 方式进行检修.在回装过程中一定要注意 原瓦背有无拉伤痕, 如有要认真给予重视.用板锉, 油石, 细砂布等工具将球面和瓦座做彻底处 理, 要确保二配合面光滑不变形. 这是保证一次安 装到位而不会在短时间(0 i以内) 3mn 使瓦沮升高 的重要步孩之一. 但是无论采用哪 一 法, 种左 瓦和 瓦座一定要注意配对使用.如换瓦就,s进行研 a i l 磨. 在装配过程 中还要注意由于电机转子有 化不大.目 前瓦温一般在4℃以下. 8 34 采用有效措施消除抽电流可能的影响. . 一是 对原设计对接地线进行定期检查, 确保接地可靠; 二是将各部绝缘进行定期检侧, 特别是在检修后, 必须坚持做好这方面的工作. 35 将轴瓦的温度显示表改为电控表. 于四辊 . 由 轴瓦的特殊性, 瓦温在不正常的情况下温度能迅 速上升, 人工来不及监控, 可通过电控表在温度异 常的情况下及时控制主机跳闸, 防止失控造成更为严重的后果. 36 对主要的油箱加装一个循环清洁系统, . 确保 油质合格, 井定期化验, 达不到要求时及时换油. 对四辊主电机, 我们通过实践, 采取了相应的 办法, 取得了良 好的效果.由于此类问题并不典 型, 在认识上不一定全面, 甚至不准确, 有待进一步探讨. 1 林庆大. 设备状态监洲与故阵诊断技术. 东北大学胜续教育中心 .考文狱 3 iog加上连接轴的重址, 6 k, o 瓦承受压力很大, 电机转速为 0 0 10 mn 爬行速度只有 6 -6/2 转/ i, 2 张反辉, 林智亮拍若. 设备润伶与润滑油应用. 机被工业出版社 转/ i mn .为了防止在试机初期由于电机转速过 低, 油膜不能形成造成后果, 必须在安装过程中注意对瓦背, 瓦面, 轴颈等处预加足够润滑油.油的 3 徐砚主摘. 机彼设计手肘刁机械工业出版社 . n Oh 2 Ow直渡电动机. 5 东方电机厂
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