輸油泵機組電機軸承抱死問題分析及處理對策
2018-06-21
蔣東華
（中國石化管道儲運分公司聊城輸油處）
摘 要：電機軸承是保證輸油泵機組穩(wěn)定運行的重要部件。在分析輸油泵機組電機軸承維護與保養(yǎng)的重要作用的基礎上，以具體的工程實際案例為對象，對輸油泵機組電機軸承抱死的原因進行了詳細分析。Z后，以軸承抱死的原因為依據(jù)，提出了相應的處理對策，為輸油泵機組的正常穩(wěn)定運行提供對應的參考。
關鍵詞：輸油泵；電機；軸承抱死
輸油泵機組是原油輸送設備運行過程中的重要設備，保證輸油泵機組的持續(xù)穩(wěn)定運行是確保原油輸送穩(wěn)定的重要途徑。輸油泵電機是油泵的動力來源，而軸承是保證電機得以正常運行的重要構件。在實際的工程應用過程中，輸油泵電機在長時間運行之后，容易因為散熱、結構失效等問題而導致電機軸承出現(xiàn)抱死的情況，嚴重影響了原油輸送的順利開展。
1 輸油泵機組電機軸承維護與保養(yǎng)的重要作用
輸油泵機組電機軸承發(fā)熱或者軸承抱死時，存在著維修困難的問題，尤其是對于一些大型的電機，其維修工作尤為困難。如何保證軸承持續(xù)、安全可靠運行，成為了確保電機可靠性的工作核心。由于軸承是易損部件，加之滾動軸承中的滾珠能夠在滾道當中自如地旋轉(zhuǎn)，在高速旋轉(zhuǎn)工作過程中容易出現(xiàn)故障。若工作過程中軸承外套在外力擠壓作用下，軸承的游隙將減小，從而影響軸承的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。另外，因為軸承外套的線膨脹系數(shù)一般大于軸承端蓋、軸承套（鑄鐵件），且運行過程中軸承外套的溫度較高，使得室溫情況下外套會在軸承室發(fā)生對應的蠕動，而在運轉(zhuǎn)的熱態(tài)下卻難以產(chǎn)生蠕動。這使得其難以消化由于轉(zhuǎn)子熱膨脹而在該處產(chǎn)生的力，一旦軸承承受額外的軸向、徑向力作用，將導致軸承損壞。一旦電機軸承損壞，將使得軸承溫度快速上升，從而使得電機出現(xiàn)抱死現(xiàn)象。而電機此時依然有旋轉(zhuǎn)力作用，從而導致電機的漆包線出現(xiàn)過流、過熱的情況，Z終導致電機線圈燒壞。
2 輸油泵機組電機軸承抱死原因分析
2.1輸油泵機組故障案例
某輸油泵機組電機在夏季高溫時出現(xiàn)了軸承抱死現(xiàn)象，在將電機拆解之后，發(fā)現(xiàn)軸承的外表存在變色的潤滑油脂，用手轉(zhuǎn)動軸承時發(fā)現(xiàn)完全被卡死，打開軸承端部的密封蓋之后，可以發(fā)現(xiàn)軸承的內(nèi)部顏色已經(jīng)發(fā)黑，剩余的油脂已經(jīng)完全碳化。另外，還發(fā)現(xiàn)油脂中存在一定的碎屑，軸承的保持架斷裂。
2.2軸承抱死故障原因分析
在故障發(fā)生之后，通過對機組運行過程的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)電機運行后負載的波動并不明顯。在發(fā)生軸承抱死故障之前，輸油泵的運輸負載也沒有明顯調(diào)整，電流一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，這表明軸承抱死故障并不是負載變化造成的。因為電壓過高或者過低都會造成電機的運行電流偏大，從而使得電機產(chǎn)生不正常的溫升，但是從機組配電室的電壓記錄數(shù)據(jù)來看，系統(tǒng)電壓波動均處于正常范圍之中。
Z后，發(fā)現(xiàn)電機的上部設置有一擋塵蓋，在檢修的過程中發(fā)現(xiàn)上部的進風罩位置容易積聚油污，將其清除干凈之后發(fā)現(xiàn)風量并不明顯，電機工作溫度也沒有明顯變化。在夏季高溫環(huán)境下，氣溫明顯升高，加之電機自身發(fā)熱較為明顯，使得電機的運行工況明顯變差。在幾次緊急檢修過程中都發(fā)現(xiàn)風扇側(cè)軸承沒有潤滑油（認定因為缺油導致軸承發(fā)熱）。潤滑油的缺失使得軸承摩擦增加，電機溫度明顯上升。電機軸承潤滑脂（3#鋰基脂）因缺乏日常檢查，缺油或油質(zhì)下降不合格沒有及時發(fā)現(xiàn)，值班人員對油質(zhì)檢查和更換規(guī)范理解不到位，導致了抱死故障。
3 避免輸油泵機組電機軸承抱死的有效對策
3.1保證軸承處于穩(wěn)定工況
電機在運行過程中因為承受變載荷，導致軸承穩(wěn)定工作過程中容易承受過大的軸向載荷或者沖擊載荷而導致軸承受到損壞。加之滾動軸承的滾動體在軸承運行過程中運動十分復雜，滾動體繞軸承做線性公轉(zhuǎn)的同時還會繞自身軸線做自轉(zhuǎn)運動，一旦承受過大的載荷，將導致軸承的間隙減小，應力增加，軸承的摩擦增大，溫度迅速增高，導致軸承發(fā)熱異常，潤滑油油膜無法建立。通過控制電機的工作工況，使得工況載荷保持持續(xù)穩(wěn)定的狀態(tài)，能夠減少軸承過熱現(xiàn)象，從而避免抱死現(xiàn)象。同時，較低的軸承溫度也能夠保證潤滑脂處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，不致因為高溫而失效。
3.2設置合理的徑向間隙
當選擇較小的軸承室徑向配合公差時，因為軸承的外套與軸承室的徑向配合間隙較小，電機在運轉(zhuǎn)的過程中容易產(chǎn)生大量的熱量，Z終將直接傳遞至轉(zhuǎn)子、軸承上。這會使得轉(zhuǎn)子在軸向、軸承徑向產(chǎn)生熱膨脹，軸承在軸承室中受到擠壓而不能轉(zhuǎn)動，導致轉(zhuǎn)子的軸向熱變形不能得到伸展，在徑向力與軸向力的共同作用下，軸承外套與滾珠、軸承室將發(fā)生抱死故障。
而選擇過大的軸承室徑向配合公差時，由于軸承套與軸承室的徑向間隙增加，在軸承運轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)“跑圈”“涮套”等問題，使得軸承套與軸承室內(nèi)徑因為高速摩擦而產(chǎn)生大量熱，同樣會使得軸承溫度迅速升高，造成軸承抱死、燒壞。因此，設置一個合理的徑向間隙是保證軸承穩(wěn)定運行、避免軸承燒壞的重要途徑。為了獲得合理的徑向間隙，設計人員通常將軸承的內(nèi)徑公差設置為H5或者H6。當軸承室H5或H6的公差加工至上偏差時，將與軸承套配合形成小間隙配合；當軸承室H5或H6的公差加工至下偏差時，將與軸承套形成過盈配合。因此，在電機軸承徑向間隙的設置過程中，通常將軸承室的公差加工至上偏差，保證其具有合理的間隙，避免因為配合過緊而在發(fā)熱工況下出現(xiàn)“抱死”現(xiàn)象。
3.3其他的處理對策
（1）根據(jù)生產(chǎn)計劃合理安排人員進行倒泵操作，電氣維護人員對電機的相關設備進行調(diào)整，例如，將電機上的止逆器拆除，這樣可以保證電機平穩(wěn)運行，在降低噪音的同時，還可以減少工作過程中的沖擊載荷，減小對軸承的損傷。同時，要保證電機不得反轉(zhuǎn)，在拆裝過程中也必須記清楚線號，以免對機組產(chǎn)生損壞。
?。?）在發(fā)生故障之后，合理縮短電機的加油周期，從之前的3000h修改成為1500h，且加油量從每次的80g下調(diào)至70g。
?。?）在加油的過程中，在風扇側(cè)因為加油嘴與加油孔相距較遠，使得油槍不容易對轉(zhuǎn)油嘴，產(chǎn)生偏斜情況，造成漏油、加油管損壞等情況。因此，將加油嘴向外延長至風扇罩的附近，以避免上述情況。
參考文獻
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