大型防爆电动机跑套和抱轴故障分析及处理措施

第30卷第14期2014年7月甘肃科技GansuScienceandTechnologypr0Z．30Ⅳ0．14Ju／．2014大型防爆电动机跑套和抱轴故障分析及处理措施杨小波，李博，秦娟娟(1．兰州石化设备维修公司，甘肃兰州730060；2．兰州工业学院，甘肃兰州730050)摘要：结合实际生产装置，从电动机结构、工艺、加工手段及使用维护等方面对防爆电动机的跑套和抱轴故障原因进行了分析和汇总，针对产生故障的主要因素，提出了减小跑套和抱轴故障现象的处理措施。关键词：防爆电动机；跑套；抱轴；故障分析；处理措施中图分类号：TM46防爆电动机是在易燃易爆场所使用的一种电机，运行时不产生火花。石化行业日趋发展使炼油装置大型化、运行连续化，要求系统运行实现长周期、免维修或少维修，因此，防爆电动机就成为上述要求的关键设备。但是随着大型炼油装置类型的不断增加，所需配套电动机的种类和规格的猛增，致使大型防爆电机(隔爆型、增安型和无火花型)的数量也越来越多。大型电动机运作时，由于其所传递的功率较大，在传递力矩的过程中，受到较大的机械冲击力，并且在电动机与装置连接的各零部件加工精度和安装工艺未能达到设计要求时，往往会造成电机上各部件的机械疲劳损伤，尤其是当轴承等零部件发生损坏时，电动机出现跑套和抱轴等机械故障，将导致电动机损坏。本文针对实际炼油装置大型电动机运行时出现的跑套和和抱轴故障现象，对此进行原因分析并提出处理方法。1跑套故障1．1端盖跑套电动机滚动轴承主要由四部分组成，分别是内圈、外圈、滚动体和保持架，一般情况下内圈与传动轴的轴承档配合，随电机工作一起转动；外圈则安装端盖、箱体等其他支撑物上。端盖跑套是由于轴承外圈与端盖轴承室的配合过松，因而在电机旋转时，外圈在端盖中发生缓慢转动，长时间运行会在端盖的配合面上磨出一道沟槽，严重时电机就要发生振动。某型号电动机的与轴承配合的端盖轴承室内径为200mm，加工公差范围为(一0．014～+0．030mm)，若端盖轴承室内径加工尺寸为200+0．027Innl时，电动机出现跑套现象，即轴承外圈在轴承室中将随着电机的转动而缓慢转动。1．2原因分析配合精度差、结构不合理将会影响电动机长周期运行的可靠性。轴承与轴承室的配合为“动配合”，配合间隙一般要求在+0．015～+0．020mm之间，形状公差不要求存在士0．005ram的椭圆度和锥度，粗糙度为0．8或1．6。即使在常温下轴承外径与轴承室之间留有0．020mm的间隙配合，当电动机运行温度超过80~C以后，轴承外径的膨胀率要超过轴承室的膨胀率，由原来的动配合变成几微米的过盈配合，也不会发生跑套现象。实际电动机设备中当端盖轴承室内径加工尺寸为200+0．027ram时，动配合间隙过大，并且检测所得轴承室的椭圆度、锥度在0．020mm以上，加之粗糙度精度不高，故导致轴承外圈在轴承室中随着电机的转动而缓慢转动，长时间轴承室被磨出沟槽，发生跑套现象。1．3处理措施1)保证满足端盖机加工精度高、形位公差小、粗糙度精度高等设计要求；2)保证端盖轴承室与轴承装配时的同心度要求、端盖与机座配合端面的形位公差要求及配合精度要求；3)镶套法处理。如果磨损沟槽深度在0．2mm以上，先将磨损处车平，将镶嵌的钢套车好，轴承室与钢套的配合为过盈配合，配合公差为0．03—0．05mm左右，然后将镶套打人，再精车钢套，使内孔符合轴承室尺寸。2抱轴故障2．1抱轴抱轴是指轴承、轴、轴承盖、防爆曲路等转动部件与不转动部件相互摩擦，产生高温、恶性循环而相50甘肃科技第30卷互粘连在一起，使转子轴不能转动。由于防爆结构的轴承室、内盖、曲路环、迷宫环及相应的配合要求有较高的垂直度、平行度和同心度等形位公差的要求，在实际的零部件加工、检测手段等不完全能达到设计要求，使在电机装配和运行中，因隔爆间隙小，不利于散热使其电机温度升高，轴受热膨胀，致使隔爆间隙更小，长期的摩擦发热直至轴承烧坏、粘结而造成抱轴故障。某炼油装置三相异步电动机型号为YAA400S1—2一W；功率：200kW；电压：6000V；在切换装置的过程中发现电动机后端杂音较大，电动机非轴伸端温度急速上升，有冒烟现象，操作人员紧急停车。经检测发现电动机非轴伸端轴承架没有散架，但无法转动，轴承与轴承室发生粘连；非轴伸端内小盖、钢套、内防爆轴承盖发生粘连，抱死在轴上。2．2原因分析图1中钢套、内小盖、内防爆轴承盖、轴承室、轴承挡油环、轴等零部件构成防爆曲路。镶套处理后的轴承室与轴承外圈的配合过盈略大，电动机运行时由于热膨胀，吃掉轴承间隙，造成轴承磨损，引起发热，直至轴承外圈和轴承室粘结。内防爆轴承端盖室环图1电机防爆轴承结构如图1所示钢套、内小盖以及内防爆轴承盖三者之间形成较长的防爆曲路，并且防爆间隙很小。经过镶套处理后的轴承室镶套环高出配合端面