摘　要：本文根據近年來長春二熱電動機故障的統計，軸承原因占50%以上。從電機軸承的非正常磨耗、安裝、選型以及運行條件等幾個方面分析了電機滾動軸承故障的原因，提出了更換軸承型號、加固電動機基礎、改進軸密封等措施，介紹電機滾動軸承故障的識別和檢測，從而保證將有故障隱患的電機軸承檢測出來。

　　關鍵詞：電動機；滾動軸承；故障檢測

　　1　引言

　　軸承作為電動機的主要部件，特別是電動機的軸箱軸承，其功能對設備安全運行起著舉足輕重的作用。根據近年來對大唐長春第二熱電有限責任公司（以下簡稱長春二熱）電動機故障的統計發現，因為電機軸承損壞而造成的電機故障，占了電機全部故障的50%以上。

　　電機在運行時，一旦軸承發生故障，將導致整套設備不能運行，影響設備出力。特別是引、送風機電機發生故障，將影響鍋爐的安全穩定運行。因此，預防和減少電機軸承故障的發生，對于電機的安全運行就顯得十分重要。能否在軸承安裝前，將有故障隱患的軸承檢測出來，保證合格的軸承安裝到電機軸上，是電機在投入運行后降低故障發生的手段之一。

　　2　軸承故障的原因及防范措施

　　軸承的嚴重損壞往往不是單一原因所引起的，而是在幾方面綜合作用下，并在惡劣的運行條件下產生惡性循環，最終導致軸承的嚴重燒損。因此，在事故發生后，往往很難判斷是由何種原因所致，給制定相關的防范措施帶來一定的困難，下面主要從軸承的非正常磨耗、安裝、選型等幾個方面分析軸承發生故障的原因。

　　2.1非正常磨耗

　　當軸承運行一段時間后，軸承內圈、滾動體、保持架、外圈、滾道等產生一定缺陷、傷痕，造成軸承潤滑不良，引起軸承發熱，長時間發熱，會導致軸承潤滑油的稀釋以及加速材質疲勞，硬度下降。由于以上原因，而進一步形成惡性循環，加速軸承過熱而使軸承燒損。

　　嚴重的軸承內圈位移，滾動體失圓，沖撞生熱，最終熔接在一起。如果在電機運行時，發現軸承嚴重發熱時，要立即停止電機運行。因為此刻過熱軸承無潤滑油脂，接近熔化狀態，一旦繼續運行軸承將卡塞，電機電流將增大，容易燒毀電機。

　　對電機軸承的給油保養十分重要，特別是給軸承適量加油能保證軸承有良好的潤滑作用，因此在保養中給油要適當，控制好軸承及軸承室內的油量。若軸承及箱內油量過多，會引起軸承滾動體打滑，造成滾體由滾動摩擦變滑動摩擦，損壞軸承滾動體。此外，還會使軸承箱內自由空間小，軸承的運行溫度會上升，潤滑脂黏度降低，滾動體潤滑油膜變薄。潤滑條件差，易造成軸承異音，表面失滑，縮短軸承的使用壽命。

　　除設計成雙密封軸承的電機外，一般電機端蓋側設有軸承油室，按電機的轉速，軸承室可注油量可參照長春二熱制定并現行規程規定標準執行：電機轉速低于1500r/min時，加油量為軸承室容積的2/3；轉速在1500～3000r/min時，加油量為軸承室容積的1/2；轉速高于3000r/min時，應小于或等于軸承容積的1/3。

　　在實際工作中，對于高溫高轉速運行的軸承，應盡量少用帶密封面的軸承，避免增加電機油蓋存油量，并裝設加油嘴，可提高電機軸承運行壽命。同時軸承的潤滑油脂的清潔也十分重要，一旦油脂中掉入其他的雜質和水分，都會影響正常的游隙和建立必要的油膜。

　　2.2安裝

　　安裝前做好軸承的檢查工作。對于舊軸承，需要檢查滾珠（柱）表面是否存在毛刺、劃痕、裂紋。舊軸承的徑向間隙、軸向游隙是否合格，一般只測量徑向間隙。對于新軸承，檢查軸承型號是否正確。

　　使用軸承安裝拆卸專用工具。先進的安裝工具，能夠避免安裝時由于使用工具及操作不當帶來的軸承損傷。安裝軸承時，如采用銅棒敲入法，易造成軸承軸向受力不均，引起保持架變形，滾動體受損，游隙變大，且銅棒在敲擊過程中，銅末易飛入軸承保持架內，造成軸承故障。

　　軸承內圈與軸的配合間隙過盈量不符，也很容易造成軸承故障，過盈量大，很容易造成軸承內圈因過大的張應力而崩裂，過盈量過小，也很容易造成軸承內圈“弛緩”。

　　軸承組裝配合游隙配合不當，也容易造成軸承故障，游隙小很容易造成滾子和滾道摩擦發熱，隨著溫度的不斷上升，軸承內圈、滾動體、保持架、外圈、端蓋的溫度并不相同，相互之間存在著溫差，因而膨脹量也略有不同，也就造成配合間隙的進一步減少，加劇軸承的生熱。間隙過大，滾子的振動加大，加劇滾子和滾道的沖擊，同時也易造成內部負荷分布不均，承載滾子減少，中央滾子負荷過大。例如Y200L2-2型電機，額定功率37kW，使用SKF6312軸承。原軸承徑向游隙C2，間隙小于普通型，電機負荷側軸承溫度高達96℃，額定轉速2890r/min，軸承內圈溫度上升迅速，內圈膨脹，滾珠摩擦力增加，引起軸承過熱。于是將軸承間隙改選C3，電機投運后，負荷側軸承溫度降至58℃。軸承間隙代號有CN、C2、C3、C4、C5，需結合機械負荷特性選擇適當間隙，不能忽視被驅動機械的特性。組裝軸承時，如果不按工藝要求用銅錘沖擊軸承，將造成保持架變形，牽引其內外圈安裝不正確或其他原因而使軸向橫動量消失，造成軸承軸內擠死。

　　在軸承安裝時，一般規定軸承內徑小于80mm的軸承，可采用冷壓裝入。內徑大于80mm的軸承，采用先加熱再安裝。但有雙面密封的軸承，安裝時若需加熱，溫度不應超過70℃，防止潤滑脂熱溶流出，而影響軸承的潤滑效果。此外，還有軸承本身無故障而是由于在組裝時造成的故障，如轉子動不平衡、軸不對中碰磨等。

　　2.3選型

　　一些電機剛安裝投運，驅動側軸承出現過熱，檢查發現并非油脂、安裝、負荷及軸承質量問題，而是軸承選型不當。例如，長春二熱200MW機組的某臺一次送風機電機，YDKK630-6-8W型，額定功率1250kW，額定電壓6kV，多次發生軸承損壞故障，尤其是軸伸端的外軸承，最短的損壞周期為十幾天。軸承的結構是軸伸端為雙軸承，外側為FAGNU2238MC3/P6柱型軸承，內側為FAG6238MC3/P6球型軸承，非軸伸端側為FAGNU2238MC3/P6滾柱型軸承。據分析，該電機主要是軸承的選用問題，軸承的保持架損壞是造成非軸伸端側軸承和軸伸端側外軸承損壞的一個根本原因。對此將該電機軸伸端軸承改為NU2238M1C3/P6滾動體方式引導的保持架結構軸承，非軸伸端軸承也改為NU2238M1C3/P6滾動體方式引導的保持架結構軸承。改型后至今電機軸承已運行了1年以上，未發現軸承損壞故障，改造效果顯著，保證了機組的安全穩定運行。

　　就某一電動機而言，軸承型號選擇時已根據負荷特性作了考慮。但在實際應用中，還應考慮軸承的滾體類型等因素，并注意軸承的保持架選擇。對于輕負荷、要求噪聲低、運行溫度低（低于120℃）的可選用增強型尼龍66保持架。但尼龍保持架存在易老化、脆裂，不耐溫弱點，現場電機已基本不使用尼龍保持架。對于重型沖擊性、高溫負荷，可選用鋼性保持架。對于溫差大、振動大的負荷，可選用銅保持架。普通電機軸承的滾動體根據負荷情況，選擇滾柱型或是滾珠型。

　　2.4運行條件

　　首先控制軸承溫度。對一些直接影響到機組負荷及安全的重要電機軸承，如送風機電機、一次風機電機、引風機電機等，修改軸承溫度定值，將溫度報警值由90℃下調至70℃，以便在出現溫度異常升高時，有足夠的時間采取相應措施，確保機組安全運行。在天氣炎熱時，可投運臨時風扇，降低軸承溫度，保證潤滑油有足夠的a度，改善軸承的潤滑條件。

　　其次嚴格執行安裝工藝，排除中心不對正、電機底腳不平、基礎不實、轉子不平衡、負荷異常等故障，這些故障的作用結果多體現在電機的異常振動上。理想工況下的電機軸承，可運行100000h以上，但實際運行壽命10000h左右。長春二熱投運使用1年左右的8臺負壓氣泵電機，其基礎為鋼性基礎，無預埋件，直接通過膨脹螺絲將基礎固定在樓板上。運行中常出現振動大、軸承過溫問題。后將基礎重新處理，降低振幅后，電機軸承壽命提高了1倍以上。

　　第三，電機安裝后，做好電機試運轉狀態的鑒定工作。根據電機所帶的負載不同，在電機空轉運行30～60min時，應監測電機的振動。因為電機振幅與電機中心高有關，根據現場經驗，對于中心高大于200mm的電機，空轉振動值不超過30μm，帶載運行振動值不超過60μm。長春二熱的LS-315-4型電機，額定功率132kW、額定電流250A，空轉振動值7.8μm，帶載運行軸承使用壽命在1年左右，經反復診斷檢查發現，軸承的損壞主要原因是電機與泵體共用鋼性基礎固定件疲勞松動所造成，重新加固電機基礎后，延長了更換電機軸承周期（3年以上）。

　　長春二熱200MW機組YTM800-10型磨煤機電機，額定功率1800kW。該電機運行中存在軸承發熱，尤其是軸伸端軸承，運行時溫度可高達80℃以上。據分析，該電機密封結構上不合理是導致軸承發熱的主要原因。該電機運行在鍋爐廠房，現場粉塵較大，電機兩側軸承油室普通密封油擋為硬性機械密封，密封擋圈與電機轉軸有間隙，轉子側有一內置風扇，電機運行中在風扇作用下，在電機前側軸承外部形成負壓加上環境粉塵大和密封不良，造成大量煤粉進入電機軸承室內，使軸承的潤滑脂變黑、老化、失效，造成運行中電機軸承發熱。

　　而軸伸端的滾柱軸承摩擦系數又大于非軸伸端的球形軸承，所以造成軸伸端的軸承溫度偏高。對此，將電機兩側軸承室外的密封油擋進行了改造，更換為聚酰亞胺樹脂迷宮環式擋圈。

　　目前，改造后的電機運行正常，軸伸端的軸承溫度降至45℃左右，達到了良好的效果。

　　3　軸承故障的識別及檢測

　　3.1軸承故障的識別

　　不通過解體檢查，即可識別或預測運轉中的軸承有無故障，對提高生產率和經濟性是十分重要的。滾動軸承的故障現象一般表現為2種，一是軸承安裝部位溫度過高，二是軸承運轉中有噪音。

　　3.1.1軸承安裝部位溫度過高

　　在電機運轉時用手撫摸軸承外殼時，應以不感覺燙手為正常（45℃），反之則表明軸承溫度過高。

　　軸承溫度過高的原因有：潤滑油質量不符合要求或變質，潤滑油粘度過高；機構裝配過緊（間隙不足）；軸承裝配過緊；軸承座圈在軸上或殼內轉動；負荷過大；軸承保持架或滾動體碎裂等。

　　3.1.2軸承運轉中有噪音

　　滾動軸承在工作中允許有輕微的運轉響聲，如果響聲過大或有不正常的噪音或撞擊聲，則表明軸承有故障。滾動軸承產生噪音的原因比較復雜，其一是軸承內、外圈配合表面磨損。

　　由于這種磨損，破壞了軸承與殼體、軸承與軸的配合關系，導致軸線偏離了正確的位置，高速運動時產生異響。當軸承疲勞時，其表面金屬剝落，也會使軸承徑向間隙增大產生異響。

　　此外，軸承潤滑不足，形成干摩擦，以及軸承破碎等都會產生異常的聲響。軸承磨損松曠（就是松動了有點咣當了）后，保持架松動損壞，也會產生異響。

　　3.1.3軸承損傷

　　動軸承拆卸檢查時，可根據軸承的損傷情況判斷軸承的故障及損壞原因。

　　3.1.3.1滾道表面金屬剝落

　　軸承滾動體和內、外圈滾道面上均承受周期性脈動載荷的作用，從而產生周期變化的接觸應力。當應力循環次數達到一定數值后，在滾動體或內、外圈滾道工作面上就產生疲勞剝落。如果軸承的負荷過大，會使這種疲勞加劇。另外，軸承安裝不正、軸彎曲，也會產生滾道剝落現象，造成電機發生振動和噪聲。

　　3.1.3.2軸承燒傷

　　燒傷的軸承其滾道、滾動體上有回火色。燒傷的原因一般是潤滑不足、潤滑油質量不符合要求或變質，以及軸承裝配過緊等。

　　3.1.3.3塑性變形

　　軸承的滾道與滾子接觸面上出現不均勻的凹坑，說明軸承產生塑性變形。其原因是軸承在很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，工作表面的局部應力超過材料的屈服極限，這種情況一般發生在低速旋轉的軸承上。

　　3.1.3.4軸承座圈裂紋

　　軸承座圈產生裂紋的原因是軸承配合過緊，軸承外國或內圈松動，軸承的包容件變形，安裝軸承的表面加工不良等。

　　3.1.3.5保持架碎裂

　　其原因是潤滑不足，滾動體破碎，座圈歪斜等。

　　3.1.3.6保持架的金屬粘附在滾動體上

　　可能的原因是滾動體被卡在保持架內或潤滑不足。

　　3.1.3.7座圈滾道嚴重磨損

　　可能是座圈內落入異物，潤滑油不足或潤滑油牌號不合適。

　　3.2軸承故障的檢測

　　正常情況下，軸承的使用壽命遵循典型的浴盆曲線規律，但運行中，仍應按照正常的監測周期進行跟蹤監測。目前國內采用檢測軸承故障的手段大致有測量溫度、噪聲及振動參數的方法。

　　3.2.1通過聲音進行診斷

　　通過聲音進行識別需要有豐富現場經驗的專業人員能夠識別軸承聲音與非軸承聲音。為此，應盡量由專人來從事這項工作。用聽音器或聽音棒貼在外殼上可清楚地聽到軸承的聲音，判斷軸承運行是否正常。

　　3.2.2通過工作溫度進行診斷

　　該方法屬比較識別法，僅限于用在運轉狀態不太變化的場合。為此，必須進行溫度的連續記錄。出現故障時，不僅溫度升高，還會出現不規則變化。電動機軸承無名牌規定參考允許溫度數據運行：滑動軸承為80℃，滾動軸承為100℃。

　　3.2.3通過振動值分析

　　就是在振動檢測中一般是通過測試某些振動參數的大小，與標準值（門限值）比較來判斷軸承的狀態，在對電機軸承的診斷中，主要選擇了加速度有效值參數Xrms指標作為故障判斷參數。當軸承齒面工作表面出現故障時，每轉一周將產生工作面缺陷處的沖擊脈沖，故障越大，沖擊響應幅值越大，但隨著軸承故障后期的嚴重劣化，有效值則越大，它對早期故障不夠敏感，但隨著軸承故障不斷劣化而上升。

　　長春二熱3號鍋爐乙磨煤機電機，額定功率1800kW，10級電機。根據對軸承的振動曲線圖（見圖1）的分析，軸承的振動值達0.128mm，于是對電機軸承進行了檢查補充潤滑油脂，振動明顯下降。但電機運行兩周后振動值又明顯升高，振動值達到了0.155mm。決定對電機解體檢查，解體檢查發現后軸承滾道磨損。通過此事件可以證明，當軸承振動較大時，通過補充潤滑油脂是不能解決軸承振動的問題，必須進行解體檢查。

　　4　結論

　　通過加強對運行電機軸承的狀態參數分析和監測，利用噪聲、測量溫度、振動參數檢測，在電機運行時對其進行檢測獲取和采集信息，根據數據變化趨勢，分析設備的劣化程度，我們制定了有效的檢修措施，電機軸承的損壞故障明顯減少，并取得了明顯的成果，保證機組的安全穩定運行做出了貢獻。