双定位隔离环及空气连通技术在电动机轴承运行中的应用--中国期刊网

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双定位隔离环及空气连通技术在电动机轴承运行中的应用

发表时间：2020/7/23 来源：《科学教育前沿》2020年5期作者：宋建武

[导读] 【摘　要】大中型高压电动机运行中最常见的故障为轴承和绝缘的劣化、损坏。其中轴承作为高速旋转部件，运行工况复杂，更容易发生故障，也会直接或间接造成电机绝缘的损坏。轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类，滑动轴承易在轴端形成负压而吸走轴承室内润滑油，造成轴承损坏、电机绝缘老化；滚动轴承易受到转子窜动影响造成轴承损坏。本文主要研究利用空气连通技术原理防止大型高压电动机滑动轴承向电动机内部漏油以及双套滚动轴承

        宋建武（大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂    河北张家口    075000）
      【摘　要】大中型高压电动机运行中最常见的故障为轴承和绝缘的劣化、损坏。其中轴承作为高速旋转部件，运行工况复杂，更容易发生故障，也会直接或间接造成电机绝缘的损坏。轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类，滑动轴承易在轴端形成负压而吸走轴承室内润滑油，造成轴承损坏、电机绝缘老化；滚动轴承易受到转子窜动影响造成轴承损坏。本文主要研究利用空气连通技术原理防止大型高压电动机滑动轴承向电动机内部漏油以及双套滚动轴承之间安装双定位隔离环来防止转子发生轴向位移时，轴承结构损坏，从而延长电动机运行寿命，增加设备可靠性。
      【关键词】高压电动机滚动轴承滑动轴承空气连通双定位隔离环
        中图分类号：　　　TM6　　　文献标识码：　　　Ａ　　文章编号：ISSN1004-1621（2020）05-105-02
        0 引言
        发电厂的6kV以及10kV高压电动机是厂用系统的重要组成部分，例如电动给水泵电机、送风机电机、吸风机电机等，其所驱动的负载通常为风机叶片、泵轮、磨辊等大型机械设备。支撑高压电动机运行的核心部件是轴承，轴承又分为滑动轴承和滚动轴承两大类，这两种形式的轴承在运行中各有优势，也存在不同的问题。滑动轴承易在轴端形成负压而吸走轴承室内润滑油，造成轴承损坏、电机绝缘老化；滚动轴承易受到转子窜动影响造成轴承损坏。
        1、滑动轴承运行工况分析
        利用轴和轴承用滑动运动而承受载荷的轴承叫滑动轴承。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。滑动轴承运行中会因通风系统在轴承端形成真空，润滑油被吸走的现象，长时间运行导致润滑油液位降低，加速轴承磨损，严重时会造成油封变形，润滑油大量泄漏，轴承损坏。而且吸走的油雾进入电动机内部，附着在电机绕组绝缘表面，会影响电动机的通风散热，加速电机绕组绝缘老化，缩短使用寿命。
        2、解决方案
        为了防止大型高压电动机滑动轴承向电动机内部漏油，采用空气连通技术原理，在电动机本体的外壳靠近前后轴承左右两侧分别开直径小于10cm的圆孔，圆孔用不锈钢丝网罩覆盖，网罩内部加以吸附海绵（即网罩由三层组成，由外到内分别为：不锈钢丝网罩，吸附海绵，不锈钢丝网罩），电动机外壳锥螺孔固定网罩（螺孔直径6mm）。改造后既可以保证电动机轴端内外的压力一致，消除电动机运行中因轴端形成负压而吸走轴承室内润滑油，又可以有效阻止外部灰尘进入电动机内部。（如图1）

              图1
        3、滚动轴承运行工况分析
        滚动轴承在实际应用中为了保证重负载工况运行条件下电动机的安全稳定性，驱动端通常采用滚柱轴承与深沟球轴承双套轴承配合使用的方式，增加电动机轴承径向抗压强度和限制轴向位移。其中滚柱轴承负荷能力大，主要承受径向负荷，深沟球轴承用来定位转子位置，限制轴向位移。装配时两套轴承内圈之间有直接接触和垫圈隔开两种方式。直接接触的安装方式两套轴承之间间隙很小，不利于润滑脂的循环；内圈有垫圈的安装方式，虽然轴承之间产生了间隙，但是两套轴承外圈之间没有任何可靠的定位措施，一旦负载运行工况发生变化导致转子产生轴向位移，两套轴承的内圈由垫圈定位，相对位置不会发生变化，而轴承外圈之间由于没有定位措施，相对位置就会发生变化，轴承内外圈将不处于同一平面，轴承保持架及轨道会在承受轴向压力情况下运行，最终造成保持架变形破碎，轴承损坏。
        4、解决方案
        采用双定位隔离环防止高压电动机转子产生轴向位移时造成轴承损坏。双定位隔离环分别安装在双套轴承的内外圈之间，当转子发生轴向位移时，保证两套轴承的内外圈之间相对位置不会改变，每套轴承的内外圈始终保持在同一平面，防止轴承保持架受力运行损坏，从而延长电动机轴承运行周期，增加设备可靠性。（如图2）

图2
        以一台驱动端装配NU230及6230双套轴承的电动机为例，采用不锈钢材质制作两个轴承定位圆环，轴承内圈定位圆环F，内径与所装配的轴承内径保持一致（NU230及6230轴承内径为150mm），为了方便装配，可适当增加0.5mm，即150.5mm。外径可与6230轴承内圈的外径一致，即190.6mm，为了保证定位环的机械强度同时不影响轴承的装配，壁厚选择3mm；轴承外圈定位圆环E，内径与6230轴承外圈的内径一致，约227.5mm，外径与所装配轴承的外径保持一致（NU230与6230轴承外径为270mm），为了方便装配，可适当减少0.5mm，即269.5mm，壁厚选择3mm。
        安装步骤：
①加热安装6230轴承至固定位置；
②放置轴承内圈定位圆环F，与6230轴承内圈D紧贴；
③加热安装NU230轴承内圈B至固定位置，与轴承内圈定位圆环F紧贴；
④将NU230轴承外圈A安装至电机端盖轴承室内固定位置；
⑤将轴承外圈定位圆环E放置在端盖轴承室内，与NU230轴承外圈A紧贴；
⑥安装轴承室至固定位置。
需要注意的是轴承内、外圈定位圆环加工尺寸精度必须满足要求，防止运行中发生摩擦。且轴承装配时严格按照工艺标准执行，确保安装完成后两个定位圆环的位置处于同一平面且能够被两套轴承挤压牢固。由于双定位隔离环分别安装在双套轴承的内外圈之间，既增加了两套轴承旋转部位的间距，润滑油脂能够更好的形成油路循环，同时也将两套轴承的内外圈定位在同一切面上，当转子发生轴向位移时，能够最大程度保护轴承的结构完整，保证电动机可靠运行。
        5、结束语
        对大唐国际张家口发电厂Ⅱ期吸风机电机（滑动轴承）以及磨煤机电机（滚动轴承）改造后，吸风机电机轴承漏油情况得到了明显改善，电机定转子绕组及引线表面清洁干燥，有效的延缓了绝缘老化的速度。磨煤机电机驱动端轴承安装了双定位隔离环后运行稳定，轴承温度和振动均在正常值，检修时检查轴承各部位均未出现磨损痕迹，且润滑脂情况良好。实践证明, 利用空气连通技术原理防止大型高压电动机滑动轴承向电动机内部漏油以及双套滚动轴承之间安装双定位隔离环来防止转子发生轴向位移时轴承结构损坏的方法简便易行,效果良好,能够延长电动机运行寿命，增加设备可靠性，具有推广价值。