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高压电机轴向位移故障处理方法

发表时间：2020/1/9 来源：《电力设备》2019年第19期作者：茹庆岭宋贤刚

[导读] 摘要：在现今电力系统运行中，高压电机轴向位移是最常见的一项电机窜动，如何解决该项故障是生产现场急需解决的技术问题，本次从修理经验谈一下自己的一些看法。

        (新乡华新电力集团股份公司河南新乡 453000)
        摘要：在现今电力系统运行中，高压电机轴向位移是最常见的一项电机窜动，如何解决该项故障是生产现场急需解决的技术问题，本次从修理经验谈一下自己的一些看法。
        关键词：高压电机；轴向位移；振动
        前言：高压电机在全电压空载运行中不受外力作用时，转子会受电磁力影响自行找正磁力中心，电机制造厂家在设计轴承位时考虑到磁力中心的位置，轴承室径向留有一定的窜动量以满足定转子磁力中心找正，长期运行后电磁力和机械力会有所偏移，需重新确定磁力中心并找正固定，以满足电机正常运行需要。
        1 故障概况
        某发电公司630KW磨煤机电机在空载停运后，机务找中心工作中发现转子在外力作用下可以向机械端位移4—5mm，造成电机对轮与磨机对轮张口无法测量，影响电机带载整体试运行及机组正常启动，急需解决。
        2 故障分析
        高压电机检修后空载试运中电机振动大的原因分析有以下几种情况：
        1）电机转子动平衡未配平或配重块在检修中脱落；
        2）轴承清洗不干净，轴承内有异物；
        3）电机地脚没有垫平出现水平不稳现象；
        4）磁力中心线没有对齐；
        5）电机装配时端盖结合面、油盖结合面等处有变形导致没有安装到位。
        6）转子轴径有凸起导致电机轴承未安装到位。
        高压电机在全电压空载运行中不受外力作用时，转子会受电磁力影响自行找正磁力中心，电机制造厂家在设计轴承位时考虑到磁力中心的位置，轴承室径向留有一定的窜动量以满足定转子磁力中心找正，长期运行后电磁力和机械力会有所偏移，需重新确定磁力中心并找正固定，以满足电机正常运行需要。
        根据该磨煤机电机故障描述来分析振动原因，应属于上述原因中的第四条：电机磁力中心线未对齐，下面从如何处理电机磁力中心线方面来阐述。
        3 故障处理
        电机磁场中心的调整：在理想状态下，即电机运行中轴承的油脂不会被污损和甩出的情况下，电机运行转子的位置是由电机设计的电机磁场中心所固定的，或者说电机没有前后内外油盖，电机在磁场中心平衡后电机仍旧能正常运转。其实我们常见的轴瓦电机就是该类型运行方式，我们可以注意到检修后的轴瓦电机启动瞬间有时候有较大的轴窜后恢复至平稳状态，此时的窜动就是电机在自行寻找电机的磁场中心。
        碰到的较多情况是电机检修后单体试运三向振动中唯独轴向振动大或者单体试运状态很好，但是连机械运行是轴向振动明显增加的情况。以上情况的发生多为电机在组装或找中心过程中电机磁场中心位置发生偏移造成。均属于安装问题。

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        以该磨煤机电机为例，磨煤机电机前端轴承轴套厚度为98mm，电机前轴承厚度为86mm，前轴承两端油盖止口高度为8mm，由此计算可得出电机在组装完成后两油盖无法和轴套合缝，误差高达4mm。询问电机厂一般答复是为了节约材料，加工轴套时选用的是100mm钢板加工，因此有两毫米加工余量，油盖是倒模出来的，按照标准加工止口都是10mm，因此加个垫子就可以了。经常认为原来电机解体后橡皮垫子是多厚的再安装也就用多厚的，或者厚一点也没有关系，或者说不就是4mm间隙吗，我加个四毫米垫子随意套那边就可以弥补了不合缝的问题。然而事实是这样吗？若这样完全可以油盖加工到8.5mm就可以了，其实这四个毫米的间隙就是电机厂在电机组装过程中用于调节电机磁场中心用的。
        那么磁场中心是否有偏差，偏差怎么测量？中大型电机尤其是高压电机在定子和转子铁芯上均设计有导风风道，该设计是为了加强定子和转子的冷却效果，在电动机的设计中定子和转子的导风风道是一一对应的，也就是说电机的磁力中心线若对准后导风风道应完全对齐。
        电机在组装完成后应检查电机磁力中心线是否对齐，若磁力中心线向前移动，松开后端轴承油盖并取下前端外油盖的垫子同时加厚前端内油盖的垫子重新安装油盖，对角慢慢收紧油盖螺栓，利用油盖止口将转子向后压至磁力中心线对齐，对齐后拆下油盖测量轴承端面至轴套的距离，根据和油盖止口的厚度偏差重新根据该厚度制作新的垫子，同时根据计算偏差值更换内油盖的垫子。再拆卸后端油盖测量轴承端面至轴套的距离，根据和油盖止口的厚度偏差重新根据该厚度制作新的垫子，同时根据计算偏差值更换后端内油盖的垫子。若磁力中心先线向后移动，则向反方向压即可。注意的是一定要更换两组油盖的四个垫子才可。
        为什么要更换4个垫子才可以？从理论来说更换一个就可以了，电机不是由磁力中心线定位吗？其实不然，更换后端的两个垫子是为了保证后端圆柱滚子轴承的滚子和轴承内圈没有偏移，轴承更好的运转的同时避免后轴承偏移后和挡油环距离不足引起摩擦，造成轴承损坏。前端内油盖更换为合适的垫子是为了防止电机检修后运输或找中心时引起磁力中心线再次偏差造成电机轴向振动大。
        电机空载运行监测电机振动，特别是轴向振动值，符合标准的情况下在机械端轴与外油盖切面做圆周记号，然后电机停运，观察转子宅惯性转动条件下位移方向及距离。然后打开内外油盖测量内外油盖止口尺寸和轴承厚度相加，再测量轴承室厚度，用轴承室厚度减去内外油盖止口和轴承的厚度数，如果得出的数值和电机停运时转子位移的数值一样的情况下看轴上的记号时向里还是向外移，如果向外应在外油盖止口与位移数值一样的垫片，如果向里应在内油盖止口加入与位移数值一样的垫片，将油盖螺丝上紧观察轴上的圆周记号是否与电机空载试运时的位置一致，如果一致可以试运，观察轴承温度与振动值是否合格超出范围应调整垫片，然后重新试运。
        结合该电机实际情况在外油盖止口加入4.5mm垫片来调整电机磁力中心。
        结论：经实践加入4.5mm垫片后，电机轴向位移降低至国标标准之内，其余两个方向振动值无明显变化，证明该处理方法行之有效，达到了预期的解决效果。
        参考文献：
        [1]王建勋.《电机常见故障分析及处理》机械工程与自动化.2017（05）：41-43
        [2]赵家礼《电动机维修手册》机械工业出版社，1992
        [3]辜承林《电机学》重庆华中科技大学出版社 2004
        [4]亚平《当代电动机原理》北京中国科学文化出版社，2003
        [5]陈世坤《电机设计第二版》北京机械工业出版社 2004