索道直流電動機(jī)軸承電腐蝕原因分析及處理

劉保水 徐 穎

泰安市泰山索道運(yùn)營中心 泰安 271000

某索道采用的是可控硅整流直流電動機(jī)驅(qū)動的方式，主電動機(jī)額定功率為601 kW直流電動機(jī)，傳動系統(tǒng)為直流主電動機(jī)、剎車盤、聯(lián)軸器、減速器、傳動軸、驅(qū)動輪。直流主電動機(jī)參數(shù)：電動機(jī)型號DMI315N、功率601 kW、轉(zhuǎn)速1 371 r/min、軸承型號6030M/C4。

1 電腐蝕故障案例分析

該電動機(jī)在運(yùn)行中驅(qū)動端側(cè)出現(xiàn)輕微異響，經(jīng)聽診疑為軸承噪聲，對軸承油脂進(jìn)行油脂化驗和鐵譜分析，現(xiàn)場檢測后判斷軸承出現(xiàn)磨損問題，存在軸承損壞、卡死等失效風(fēng)險，為此將該電動機(jī)更換并進(jìn)行解體維修保養(yǎng)。拆檢后發(fā)現(xiàn)驅(qū)動側(cè)軸承部分潤滑脂發(fā)黑變質(zhì)，軸承外圈彈道上有6個大小一致、分布均等的坑。內(nèi)圈彈道上有2個小坑，1個滾珠上有坑，后側(cè)軸承良好，判斷為電腐蝕故障。電腐蝕是由機(jī)械嚙合面間放射出的電弧或電火花在作用表面形成的許多邊緣光滑小弧坑，有時表面出現(xiàn)大面積灼傷且呈現(xiàn)回火色。軸承電腐蝕有起霜、放電痕跡、疤痕、電焊4種類型。起霜表現(xiàn)為表面磨砂，當(dāng)用顯微鏡觀察時，可看到表面布有小凹坑；放電痕跡表現(xiàn)為表面劃痕；疤痕表現(xiàn)為表面產(chǎn)生較大凹坑；電焊則表現(xiàn)為軸承部件間由于通過較大電流而發(fā)生類似焊接的腐蝕現(xiàn)象。本例軸承故障電腐蝕為疤痕。

2 電腐蝕產(chǎn)生的原因

電動機(jī)運(yùn)行時，軸承內(nèi)外圈之間或轉(zhuǎn)軸與軸承間產(chǎn)生的電位差叫軸電壓。電動機(jī)中產(chǎn)生軸電壓的原因有：磁路不對稱、高次諧波、靜電感應(yīng)、外部電源的介入等等。

1）電動機(jī)制造時不可能保證其磁路的絕對對稱，在運(yùn)行中，大軸、軸承、機(jī)座所構(gòu)成的回路交鏈的磁通發(fā)生交替變化。在大軸上會產(chǎn)生交變電勢，電動機(jī)因某種原因被磁化后，各部件或多或少都存在剩磁，由剩磁在轉(zhuǎn)子和軸承部件中感應(yīng)產(chǎn)生軸電壓。

2）可控硅調(diào)速中大功率晶閘管產(chǎn)生的高頻諧波成分增多，這些諧波分量在轉(zhuǎn)軸、定子繞組和電纜等部分產(chǎn)生電磁感應(yīng)，電動機(jī)內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共?；芈?，此共模電壓以高頻振蕩并與轉(zhuǎn)子容性耦合，產(chǎn)生轉(zhuǎn)軸對地的脈沖電壓。

3）電動機(jī)在運(yùn)行過程中，負(fù)載方面的流體與旋轉(zhuǎn)體運(yùn)行摩擦而在旋轉(zhuǎn)體上產(chǎn)生靜電荷，電荷逐漸積累產(chǎn)生軸電壓。

4）電動機(jī)的接線或其他接線有漏電。若軸承兩端通過電動機(jī)機(jī)座、殼體等構(gòu)成回路，則軸電壓形成了軸電流，通過軸承的薄弱點(diǎn)放電，從而導(dǎo)致軸承受損。

3 電腐蝕的防范措施

軸電流的存在對電動機(jī)有嚴(yán)重的危害性，會對軸承造成損傷。如果電腐蝕沒有被及時發(fā)現(xiàn)，則會發(fā)生軸承損壞、卡死等更嚴(yán)重的事故，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。針對這次主電動機(jī)拆檢工作和對電腐蝕故障的分析，做如下防范措施：

1）經(jīng)檢查原電動機(jī)放電碳刷刷握小、銅壁薄且易變形，放電碳刷可通過電流小，其刷辮的彈簧彈力不足時極易與軸接觸不良，無法起到保護(hù)作用。將放電碳刷改為能通過大電流的大碳刷，刷握的銅壁厚且?guī)椈杉埽杀３州^大的彈力將碳刷壓緊，與軸緊密接觸。并將放電碳刷的檢查項目列入定期檢查項目，保證碳刷在刷握中動作靈活，發(fā)電機(jī)大軸可靠接地。

2）定期對軸承潤滑油進(jìn)行化驗，對其進(jìn)行鐵譜分析，便于及時發(fā)現(xiàn)軸承的隱患。同時如發(fā)生放電現(xiàn)象，潤滑油也會發(fā)黑變質(zhì)，對油脂分析可及時檢驗排查，軸承潤滑油的檢驗項目也是技術(shù)監(jiān)控的重點(diǎn)項目。

3）如果電動機(jī)運(yùn)行工況差，會有大量的碳粉聚集在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)，導(dǎo)致絕緣下降，若其發(fā)生放電，重則燒毀電動機(jī)，輕則也會產(chǎn)生軸電壓、電纜絕緣擊穿等故障?，F(xiàn)已將清掃碳粉的維護(hù)保養(yǎng)項目列入定期維保項目，保證電動機(jī)有良好的運(yùn)行工況。

4）檢查主電動機(jī)及內(nèi)部所有接線，規(guī)范接線，發(fā)現(xiàn)絕緣表皮有破損的則加裝絕緣套管。

4 結(jié)語

綜上所述，軸電壓產(chǎn)生的原因較多，由軸電壓形成的軸電流對設(shè)備的危害嚴(yán)重。索道的主電動機(jī)是維持正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，如果發(fā)生故障會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會影響。因此，需重視這一故障，本著預(yù)防為主，安全第一的原則，做好電動機(jī)的維保和檢查工作，將故障扼殺在萌芽狀態(tài)，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。