一、設備概況

引風(fēng)機電機為湘潭電機廠(chǎng)生產(chǎn)的YYK710-6W鼠籠式電機，額定電壓6 kV，額定功率2 900 kW。額定轉速為993轉/分。支撐電機轉子的兩個(gè)軸承為滾動(dòng)軸承，其中驅動(dòng)端軸承為SKF生產(chǎn)的23044CC/C3W33雙列圓錐滾子軸承，非驅動(dòng)端為SKF生產(chǎn)的深溝滾子軸承。兩個(gè)軸承的潤滑方式都是脂潤滑，兩個(gè)軸承都安裝在電機大端蓋的軸承座內。軸承座和大端蓋的加工精度直接決定了電機轉子和定子的同心度，現場(chǎng)無(wú)法調整。軸系示意圖見(jiàn)圖1。

圖1電機和引風(fēng)機軸系示意圖

電機通過(guò)彈性聯(lián)軸器與引風(fēng)機連接。引風(fēng)機由兩個(gè)支撐軸承和一個(gè)推力軸承支撐。這三個(gè)軸承是滾動(dòng)軸承，安裝在軸承箱中。電機和引風(fēng)機大修時(shí)進(jìn)行了解體檢查，更換了電機和引風(fēng)機的所有滾動(dòng)軸承。檢修后發(fā)現電機前后軸承軸向振動(dòng)大，影響設備安全運行。

二、故障特點(diǎn)及原因分析1振動(dòng)測試

測量電機和風(fēng)扇的振動(dòng)，發(fā)現風(fēng)扇軸承箱的水平、垂直和軸向振動(dòng)在20um以?xún)龋瑑蓚€(gè)電機軸承的水平和垂直振動(dòng)在30u以?xún)龋姍C驅動(dòng)端軸承的軸向振動(dòng)達到125um，自由端軸承的軸向振動(dòng)達到90um，如表1所示。

檢查電機兩個(gè)軸承螺栓無(wú)松動(dòng)，振動(dòng)無(wú)大的差異，排除連接剛度低導致振動(dòng)故障的可能。

測試了電機前后大端蓋軸向振動(dòng)的外特性。測點(diǎn)布置見(jiàn)圖2，測量結果見(jiàn)表2。從表2可以看出，小端蓋附近振動(dòng)大，但與電機外殼連接處振動(dòng)小，大端蓋下部振動(dòng)小，上部振動(dòng)大。

圖2電機兩軸承大端蓋軸向振動(dòng)測點(diǎn)。

解開(kāi)連接電機和風(fēng)扇的聯(lián)軸器。電機獨立運行并測量其振動(dòng)(見(jiàn)表1)。電機兩軸承水平、垂直、軸向振動(dòng)無(wú)實(shí)質(zhì)性變化，再次測量電機蓋軸向振動(dòng)外特性無(wú)明顯變化。現場(chǎng)測量表明，電機側聯(lián)軸器跳動(dòng)值小于30um。

2原因分析

電機帶風(fēng)扇運轉時(shí)，風(fēng)扇軸承箱的振動(dòng)很小，說(shuō)明風(fēng)扇本身不存在質(zhì)量不平衡、軸承損壞或安裝不良的故障。單轉電機的軸承振動(dòng)與帶風(fēng)扇的相比沒(méi)有明顯變化，可以排除聯(lián)軸器對中不良的故障，通過(guò)測量電機側聯(lián)軸器跳動(dòng)可以排除電機聯(lián)軸器套筒不良的問(wèn)題。

從表1中的測試數據，可以判斷出主電機體與電機的軸向振動(dòng)較大。無(wú)論電機帶風(fēng)扇運行還是單向旋轉，電機兩個(gè)軸承的水平和垂直振動(dòng)都小于40um，都在優(yōu)良標準之內，說(shuō)明電機旋轉后平衡良好。此外，電機帶負載時(shí)，振動(dòng)和空轉差別很小，可以排除電機轉子不對中引起的電機氣隙不均勻或籠條松動(dòng)等電氣故障。

電機驅動(dòng)端水平和垂直方向的振動(dòng)頻譜見(jiàn)圖3。

由于整體振動(dòng)較小，頻譜中整數倍頻的高次諧波比較明顯，但不能說(shuō)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(dòng)軸承沒(méi)有故障，任何故障頻率都不應該出現在當前頻譜上。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，電機驅動(dòng)端和自由端軸承軸向振動(dòng)的主要成分基本相同，且振動(dòng)遠大于水平和垂直方向的振動(dòng)，而一般軸承損壞主要影響軸承的水平和垂直振動(dòng)。一般軸承軸向振動(dòng)的原因是軸承安裝不當，或軸承座受力點(diǎn)不在其幾何中心，使軸承在轉子轉動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生同步振蕩，造成軸向振動(dòng)過(guò)大。

3故障確認

在驅動(dòng)端軸承解體過(guò)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)現軸承外圈表面和軸承座內孔表面有拉毛痕跡，軸承座內孔粗糙甚至被腐蝕。一般軸承的外圈和軸承座的內孔都比較粗糙，這是不顧軸承座內孔粗糙強行安裝造成的。

電機驅動(dòng)端軸承座的結構不同于一般軸承座，它有彈性阻尼減震器。其結構見(jiàn)圖4。該系統主要由一個(gè)墊圈、16個(gè)彈簧和一個(gè)圓周定位銷(xiāo)組成。墊圈的外徑接近軸承外圈的外徑，內徑略小于軸承外圈的內徑。墊圈與軸承外圈接觸的端面比較粗糙，另一面有16個(gè)凹槽和2個(gè)通孔。16個(gè)彈簧的一端安裝在16個(gè)凹槽內，彈簧的另一端安裝在軸承座小端蓋相應的16個(gè)凹槽內。小端蓋上的定位銷(xiāo)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端蓋、軸承座和小端蓋組成的軸承腔內，小端蓋通過(guò)16個(gè)彈簧和墊圈軸向推動(dòng)軸承外圈。

對于承受穩定載荷，外圈不承受扭矩的滾動(dòng)軸承，安裝時(shí)外圈與軸承座之間應有一定的間隙，因此外圈在軸承座內有一定的軸向移動(dòng)量。首先，軸承在軸承座中的位置可以自由調節。第二，系統通過(guò)彈簧阻尼系統將軸承外圈的軸向振動(dòng)傳遞到小端蓋，可以大大衰減，本質(zhì)上是通過(guò)增加系統阻尼來(lái)減少振動(dòng)。同時(shí)，定位銷(xiāo)可以防止墊圈周向轉動(dòng)，也可以防止軸承的外圈在軸承座內隨滾子和內圈轉動(dòng)。

通過(guò)分析振動(dòng)測試數據和軸承拆卸檢查過(guò)程中發(fā)現的問(wèn)題，可以確定電機軸向振動(dòng)大的原因是軸承外圈與軸承座的配合力過(guò)大，使減振系統失效，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整，使力在轉子上的作用點(diǎn)不能與軸承座的幾何中心重合，造成軸承座擺動(dòng)。另外，墊片定位銷(xiāo)變形，也導致減震器無(wú)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(xiāo)。

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