轴承发热抱死,有的还跑了圈?都是大电机的轴电流惹的祸

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Ms.参有位朋友在专业制造电机的企业工作,曾谈论起他们单位连续有好几台高压电机非驱动端轴承严重烧蚀而损毁。

职业习惯使然,Ms.参自然很关心类似案例,详细询问了具体情况,了解到电机运行了大概1-3个月的样子,轴承发热抱死,有的还跑了圈。从朋友对案例中损毁轴承表观的描述看,Ms.参判断应是比较典型的轴电流问题。

轴承发热抱死,有的还跑了圈?都是大电机的轴电流惹的祸

大功率电机的轴电流历来是电机制造商颇为苦恼的问题,缘由是都很明白轴电流有危害,但因危害程度不同或不一定会引发致命故障的情况发生,大多不好确定统一的手段防范。

轴承发热抱死,有的还跑了圈?都是大电机的轴电流惹的祸

Ms. 参也有过类似遭遇:电机试验阶段发现有杂音,连续更换数套轴承问题依然存在。拆解后发现NU轴承内圈同一位置都有不同程度的损伤,更换成SKF轴承再试,问题有些缓解,但损伤痕迹依然有。

问题的根本是轴电流没消除,高质量的轴承不过是耐受外力损伤的能力强一些,如此结果是必然的。与Ms.参朋友提到的案例相比,轴承没有发热抱死,但同样轴电流引起。

电动机轴电流产生机理

电动机轴电流产生的原因因是轴电压。而轴电压是通过电机轴向交变磁链产生的。通常情况下,电机电磁场对称,无轴向磁场。当电机磁路不对称或变频器供电或永磁体激磁时,不可避免会存在轴向交变磁链。

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因此,产生轴电压的原因主要是电机定转子磁路不对称和供电电源不平衡,进而形成交变的轴向磁场在磁性轴内感应出轴电势。当端盖、轴承、轴和机壳形成导电回路时,有感应电流流过轴承而造成轴承发热、电蚀损伤。

轴电流形成过程

分布电容使电动机定子绕组和轴承形成一个电压耦合回路,将轴电压传到大地,形成轴电流。 电机运行时,滚珠和滚道之间不断接触,轴电压超过轴承跑道与滚动体之间的润滑油层击穿电压时,使得轴承内外的滚道发生短路,轴电压就会在轴承上形成很大的放电电流,使得轴承跑道表面出现烧痕,最终致轴承失效抱轴扫膛。

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轴电流故障表象

轴电流会在轴承内外圈的跑道上形成许多搓板样的条形烧伤痕迹,这是轴电流对滚动轴承破坏的特有特征。严重时,轴承的表面还会出现一些麻点及伤痕,甚至出现轴承表面裂纹。

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由于轴承表面的损伤,使得轴承温度出现较为明显的上升,造成润滑油脂流出。从而导致润滑脂降解和轴承的最终失效。

相关防御措施

为了有效消除轴电流,可以采用轴承系统绝缘的方式解决:将电机一端的滚动轴承与其端盖绝缘,切断轴电流的形成回路;可以采用绝缘轴承套,也可以采用绝缘轴承。从高压电机的生产、试验和投放市场后的质量跟踪可以发现,不是每一个规格电机都会因轴电流烧毁,也不是同一个规格的电机都会有该问题,这与电机的配套电源和使用工况也有一定关系。

如果选择轴承系统绝缘,在非驱动采取措施的情况多一些,这与该端相对承载的力小、操作方便性等有直接关系。

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