一、設備概況

引風機電機為湘潭電機廠生產(chǎn)的YYK710-6W鼠籠式電機，額定電壓6 kV，額定功率2 900 kW。額定轉(zhuǎn)速為993轉(zhuǎn)/分。支撐電機轉(zhuǎn)子的兩個軸承為滾動軸承，其中驅(qū)動端軸承為SKF生產(chǎn)的23044CC/C3W33雙列圓錐滾子軸承，非驅(qū)動端為SKF生產(chǎn)的深溝滾子軸承。兩個軸承的潤滑方式都是脂潤滑，兩個軸承都安裝在電機大端蓋的軸承座內(nèi)。軸承座和大端蓋的加工精度直接決定了電機轉(zhuǎn)子和定子的同心度，現(xiàn)場無法調(diào)整。軸系示意圖見圖1。

圖1電機和引風機軸系示意圖

電機通過彈性聯(lián)軸器與引風機連接。引風機由兩個支撐軸承和一個推力軸承支撐。這三個軸承是滾動軸承，安裝在軸承箱中。電機和引風機大修時進行了解體檢查，更換了電機和引風機的所有滾動軸承。檢修后發(fā)現(xiàn)電機前后軸承軸向振動大，影響設備安全運行。

二、故障特點及原因分析1振動測試

測量電機和風扇的振動，發(fā)現(xiàn)風扇軸承箱的水平、垂直和軸向振動在20um以內(nèi)，兩個電機軸承的水平和垂直振動在30u以內(nèi)，而電機驅(qū)動端軸承的軸向振動達到125um，自由端軸承的軸向振動達到90um，如表1所示。

檢查電機兩個軸承螺栓無松動，振動無大的差異，排除連接剛度低導致振動故障的可能。

測試了電機前后大端蓋軸向振動的外特性。測點布置見圖2，測量結(jié)果見表2。從表2可以看出，小端蓋附近振動大，但與電機外殼連接處振動小，大端蓋下部振動小，上部振動大。

圖2電機兩軸承大端蓋軸向振動測點。

解開連接電機和風扇的聯(lián)軸器。電機獨立運行并測量其振動(見表1)。電機兩軸承水平、垂直、軸向振動無實質(zhì)性變化，再次測量電機蓋軸向振動外特性無明顯變化。現(xiàn)場測量表明，電機側(cè)聯(lián)軸器跳動值小于30um。

2原因分析

電機帶風扇運轉(zhuǎn)時，風扇軸承箱的振動很小，說明風扇本身不存在質(zhì)量不平衡、軸承損壞或安裝不良的故障。單轉(zhuǎn)電機的軸承振動與帶風扇的相比沒有明顯變化，可以排除聯(lián)軸器對中不良的故障，通過測量電機側(cè)聯(lián)軸器跳動可以排除電機聯(lián)軸器套筒不良的問題。

從表1中的測試數(shù)據(jù)，可以判斷出主電機體與電機的軸向振動較大。無論電機帶風扇運行還是單向旋轉(zhuǎn)，電機兩個軸承的水平和垂直振動都小于40um，都在優(yōu)良標準之內(nèi)，說明電機旋轉(zhuǎn)后平衡良好。此外，電機帶負載時，振動和空轉(zhuǎn)差別很小，可以排除電機轉(zhuǎn)子不對中引起的電機氣隙不均勻或籠條松動等電氣故障。

電機驅(qū)動端水平和垂直方向的振動頻譜見圖3。

由于整體振動較小，頻譜中整數(shù)倍頻的高次諧波比較明顯，但不能說明故障的具體原因。

計算出軸承外圈故障頻率為I頻率的11.3倍。如果滾動軸承沒有故障，任何故障頻率都不應該出現(xiàn)在當前頻譜上。從圖3可以看出，有明顯的工頻comp

從表1和表2中還可以發(fā)現(xiàn)，電機驅(qū)動端和自由端軸承軸向振動的主要成分基本相同，且振動遠大于水平和垂直方向的振動，而一般軸承損壞主要影響軸承的水平和垂直振動。一般軸承軸向振動的原因是軸承安裝不當，或軸承座受力點不在其幾何中心，使軸承在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生同步振蕩，造成軸向振動過大。

3故障確認

在驅(qū)動端軸承解體過程中，軸承外圈與軸承座之間有很大的張力。將軸承從軸承座中取出后，發(fā)現(xiàn)軸承外圈表面和軸承座內(nèi)孔表面有拉毛痕跡，軸承座內(nèi)孔粗糙甚至被腐蝕。一般軸承的外圈和軸承座的內(nèi)孔都比較粗糙，這是不顧軸承座內(nèi)孔粗糙強行安裝造成的。

電機驅(qū)動端軸承座的結(jié)構(gòu)不同于一般軸承座，它有彈性阻尼減震器。其結(jié)構(gòu)見圖4。該系統(tǒng)主要由一個墊圈、16個彈簧和一個圓周定位銷組成。墊圈的外徑接近軸承外圈的外徑，內(nèi)徑略小于軸承外圈的內(nèi)徑。墊圈與軸承外圈接觸的端面比較粗糙，另一面有16個凹槽和2個通孔。16個彈簧的一端安裝在16個凹槽內(nèi)，彈簧的另一端安裝在軸承座小端蓋相應的16個凹槽內(nèi)。小端蓋上的定位銷與墊圈的通孔相配合。軸承安裝后，軸承、墊圈和彈簧安裝在由內(nèi)端蓋、軸承座和小端蓋組成的軸承腔內(nèi)，小端蓋通過16個彈簧和墊圈軸向推動軸承外圈。

對于承受穩(wěn)定載荷，外圈不承受扭矩的滾動軸承，安裝時外圈與軸承座之間應有一定的間隙，因此外圈在軸承座內(nèi)有一定的軸向移動量。首先，軸承在軸承座中的位置可以自由調(diào)節(jié)。第二，系統(tǒng)通過彈簧阻尼系統(tǒng)將軸承外圈的軸向振動傳遞到小端蓋，可以大大衰減，本質(zhì)上是通過增加系統(tǒng)阻尼來減少振動。同時，定位銷可以防止墊圈周向轉(zhuǎn)動，也可以防止軸承的外圈在軸承座內(nèi)隨滾子和內(nèi)圈轉(zhuǎn)動。

通過分析振動測試數(shù)據(jù)和軸承拆卸檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題，可以確定電機軸向振動大的原因是軸承外圈與軸承座的配合力過大，使減振系統(tǒng)失效，彈簧外圈的軸向力直接傳遞到軸承座上。另一方面，軸承外圈在軸承座中的位置不能很好地調(diào)整，使力在轉(zhuǎn)子上的作用點不能與軸承座的幾何中心重合，造成軸承座擺動。另外，墊片定位銷變形，也導致減震器無法正常工作。

三、故障處理

對于上述故障，應采取以下措施：

1)去除已經(jīng)粗糙化的軸承外圈和軸承座內(nèi)表面的毛刺，打磨光滑，然后裝入軸承座。

2)更換阻尼減振器墊圈上變形的定位銷。

重新加載后，測試電機空轉(zhuǎn)時的振動，結(jié)果如表3所示。電機兩個軸承的水平、垂直和軸向振動均小于30um，達到優(yōu)良標準。引風機運行后，電機軸承振動略有增加，但最大值僅為36um，仍在優(yōu)良標準范圍內(nèi)。