在發(fā)電廠生產(chǎn)過程中，電機是主要的動力源，一旦發(fā)生故障，對整個生產(chǎn)所帶來的損失是相當(dāng)大的，尤其是大、中型高壓電機，可嚴(yán)重影響到整個生產(chǎn)過程。根據(jù)我們對電機故障的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，軸承損壞或因為軸承損壞而造成的電機故障，占了電機全部故障的60%以上，為此我們對電機軸承故障較多的電機進行了改造，解決了電機軸承頻繁損壞及發(fā)熱的問題，大大減少了電機的事故率，保證了機組的安全運行。
當(dāng)前，隨著社會的進步和我國電力事業(yè)的發(fā)展，發(fā)電廠附屬設(shè)備的高壓電機大部分由“J系列”過渡到了“Y系列”。其電機的性能、絕緣強度、外形均優(yōu)于老式電機。但是由于部分電機在軸承的設(shè)計上存在著不足，造成了電機軸承的發(fā)熱和故障多的問題。后來我們分析了進口的同類高壓電機，發(fā)現(xiàn)大部分軸承的壽命在5年以上。經(jīng)過幾次的檢修后，我們找出了其設(shè)計方面的優(yōu)點，并針對國產(chǎn)電機結(jié)構(gòu)上的不足進行了改造，基本解決了此類電機軸承發(fā)熱及頻繁損壞的問題。近幾年，我們又為萊城、濟寧、河曲、威縣等電廠部分存在問題的電機進行了改造。大部分電機在改造前，軸承存在發(fā)熱、頻繁損壞的問題，有的軸承損壞周期不到兩個月。改造后基本都達到了正常的允許溫度，軸承壽命達到了機組的一個檢修周期以上，徹底解決了此類高壓電機軸承壽命短的問題，大大避免了因電機的損壞所造成臨時停機而帶來的損失，確保了機組的安全運行。
二、軸承發(fā)熱、損壞故障分析：
電機的一般結(jié)構(gòu)：我國現(xiàn)在所生產(chǎn)的箱式電機在運行中，有一部分電機軸承故障發(fā)生較多。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)其主要的問題是：有些電機在軸承的外側(cè)，裝有一個距軸承間隙很小的擋油盤。這樣看似可使軸承的潤滑脂保持充足，但存在以下幾個缺點：
(1)不利于軸承的散熱和潤滑脂的循環(huán)，使軸承在運行中溫度過高，潤滑脂的性能則降低，繼而溫度再升高的惡性循環(huán)，使軸承損壞。
(2)因軸承擋油盤的存在，使得電機在小修時，軸承無法檢查，而在電機大修時，不拆下?lián)跤捅P也無法清洗檢查軸承，只有更換，造成不必要的浪費。
(3)因多次的檢修和軸承的更換必須拆卸擋油盤，很容易造成擋油盤內(nèi)孔與軸的配合松動，使擋油盤在運行中與軸滑動產(chǎn)生異音或從軸上脫出，造成嚴(yán)重的故障。
雙軸承式電機：我國現(xiàn)在所生產(chǎn)的部分箱式高壓電機，負(fù)荷側(cè)采用了雙軸承的結(jié)構(gòu)。這類電機的結(jié)構(gòu)雖然增加了負(fù)荷側(cè)的徑向承載能力，但是也給檢修工作帶來了較大的難度，在電機大修時，軸承無法清洗和檢查而必須進行更換，否則不能保證檢修質(zhì)量，造成檢修費用的增加。另外此種結(jié)構(gòu)的電機，軸承運行中的溫度都比較高，使用壽命偏低。
軸承的類型：我國大部分高壓電機的負(fù)荷側(cè)軸承為“圓柱形滾子軸承”，空載側(cè)為“向心推力球軸承”。在電機的實際運行中因為溫度的變化，轉(zhuǎn)子的長度也是在變化的。這樣因為空載側(cè)的軸承屬定位軸承，所以轉(zhuǎn)子長度的變化即由負(fù)荷側(cè)的“滾子軸承”予以調(diào)整。根據(jù)我們所掌握的情況看，如果與機械的聯(lián)軸器為“彈性聯(lián)軸器”時，對電機和機械均無大的影響，而如果是“剛性聯(lián)軸器”則發(fā)生電機或機械的振動，甚至造成軸承的損壞。目前我國所生產(chǎn)的風(fēng)冷式電機，冷卻風(fēng)箱的出風(fēng)均在負(fù)側(cè)，所以電機在運行中負(fù)側(cè)的溫度大大高于空側(cè)，而負(fù)側(cè)柱型軸承或雙軸承結(jié)構(gòu)的摩擦系數(shù)又大，所以造成負(fù)側(cè)軸承的溫度一般高于空側(cè)軸承溫度，造成負(fù)側(cè)軸承的損壞往往多于空側(cè)軸承。
軸承的承載與允許轉(zhuǎn)速：從我國的電機與部分進口的電機比較來看，國產(chǎn)大、中型高壓電機的負(fù)荷側(cè)軸承，一般是選用的“中型滾子軸承”。該軸承的承載能力是大大超過了計算值，但軸承的允許轉(zhuǎn)速則與電機的實際轉(zhuǎn)速相差很少甚至不夠，使軸承的使用壽命降低。
軸承附件的設(shè)計：目前我國高壓電機，大部分軸承附件是采用的軸承套和內(nèi)、外油蓋式的結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是簡單。缺點是密封差，電機內(nèi)、外部的灰塵很容易進入到軸承內(nèi)部，加速軸承的磨損而損壞。
三、軸承改造方法：
1、我們在進行高壓電機軸承改造的初期，是將軸承壽命不超過一年的高壓電機，按照J(rèn)S系列高壓電機的結(jié)構(gòu)進行改造(此改造項目曾在“1997年山東電力技術(shù)”上刊登)。
2、后來我們分析了部分進口高壓電機的軸承結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)：負(fù)側(cè)大部分是選用了較大的“球形軸承”，空側(cè)是選用了較小的“滾子軸承”。分析認(rèn)為，這樣可保證電機轉(zhuǎn)子在冷、熱狀態(tài)轉(zhuǎn)子長度變化時，其軸向的伸縮位移在空側(cè)，確保了電機與機械連接處的定位。負(fù)荷側(cè)的 “滾珠軸承”和空載側(cè)的“滾子軸承”，據(jù)計算軸承的承載能力不但完全可達到電機運行的需要，而且軸承的允許轉(zhuǎn)速大大超過了電機的實際轉(zhuǎn)速，所以能使軸承的使用壽命大大增加。
3、部分進口的大、中型電機結(jié)構(gòu)，一是在內(nèi)、外軸承蓋的外側(cè)全部裝有密封裝置，這樣可確保軸承內(nèi)部的清潔;二是在軸承的外側(cè)裝有一個具有冷卻作用的開槽式定位螺母，此裝置不但起到了軸承良好的定位作用，而且可使軸承的溫度進一步降低，并且軸承油室的空間設(shè)計較大，這樣就可降低軸承在運行中的溫度，使軸承的使用壽命大大增加。
為此我們在吸取了其先進的設(shè)計經(jīng)驗后，對需改造的電機首先對軸承的選用進行計算，發(fā)現(xiàn)存在軸承設(shè)計及選用方面的問題，進行重新設(shè)計。其改造原則是根據(jù)電機的實際結(jié)構(gòu)尺寸，盡量采用進口電機的結(jié)構(gòu)型式進行設(shè)計、改造。經(jīng)過改造后的高壓電機，基本可達到進口電機軸承的使用壽命。(其典型的設(shè)計改造圖見下)：
四、電機軸承改造典例：近幾年，因為我們對“黃臺電廠”大、中型高壓電機軸承改造的成功，又相繼為山東“萊城電廠”“濟寧電廠”“河曲電廠”“河北威縣電廠”等多發(fā)生軸承故障的電機進行了改造，取得了良好的效果。
1、萊城電廠30萬千瓦機組的一次風(fēng)機電機。該電機為湘潭電機廠所生產(chǎn)的YKK560-4型、1250KW高壓電機。該電機多次發(fā)生軸承的損壞故障，尤其是負(fù)側(cè)的外軸承和空側(cè)軸承，最短的損壞周期達幾天。該電機的同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，軸承的結(jié)構(gòu)是，負(fù)荷側(cè)為雙軸承，外側(cè)為#N332柱型軸承，內(nèi)側(cè)為#6232球型軸承，空載側(cè)為#N332柱型軸承。據(jù)我們分析認(rèn)為，該電機主要是軸承的選用問題。根據(jù)軸承手冊所提供的數(shù)據(jù)，軸承的允許轉(zhuǎn)速如下：國產(chǎn)軸承為1400轉(zhuǎn)/分，進口軸承為1500轉(zhuǎn)/分。從軸承的允許轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)我們可以看出，兩側(cè)軸承的允許轉(zhuǎn)速均小于或等于電機的實際轉(zhuǎn)速。所以我們認(rèn)為這是造成空載側(cè)軸承和負(fù)荷側(cè)外軸承損壞的一個根本原因。
為此我們對該電機進行了以下改造：負(fù)側(cè)由原來的雙軸承改為#6236球型單軸承結(jié)構(gòu)，空載側(cè)改為#NU232滾柱軸承。其兩個軸承的允許轉(zhuǎn)速全部為1800轉(zhuǎn)/分，軸承的承載能力也完全可達到電機的要求。這樣改后的軸承允許轉(zhuǎn)速提高了300轉(zhuǎn)/分，軸承的實際轉(zhuǎn)速小于了允許值，并且因改后軸向尺寸的減小，即在軸承的外側(cè)按照進口電機結(jié)構(gòu)加裝了良好的定位、冷卻裝置和密封裝置。在改造軸承的同時，將端蓋、軸承套、軸承蓋全部進行了更換，將軸承油室改造為大空間，并在軸承蓋的外側(cè)全部加裝了密封裝置。這樣一方面利于軸承的散熱，另一方面可保證軸承內(nèi)部的清潔，延長了軸承的使用壽命。目前對所有機組的該電機全部進行了改造，其改造最早的已經(jīng)運行4年，效果良好。
2、河曲電廠60萬千瓦機組磨煤機電機。該電機為上海電機廠生產(chǎn)，YTM630-6型、功率1120KW。根據(jù)該電機的運行情況看，其主要存在的問題是“軸承發(fā)熱”，尤其是負(fù)荷側(cè)軸承，在夏季，溫度可高達80度以上。為此采用臨時措施，在每個電機的負(fù)荷側(cè)安裝一臨時通風(fēng)機進行降溫。另外，多臺電機在一年左右的時間里，基本全部進行了大修或臨修，而主要的檢修項目就是檢查更換電機軸承。經(jīng)過我們分析認(rèn)為：電機軸承附件結(jié)構(gòu)不合理是導(dǎo)致“軸承發(fā)熱”的主要原因：該電機軸承油室過小造成運行中軸承發(fā)熱;軸承的結(jié)構(gòu)是在軸承外側(cè)裝有一個距離軸承很近的擋油盤，使運行中軸承的熱量也不易散發(fā);負(fù)側(cè)為滾柱軸承，空側(cè)為球形軸承，而電機的出風(fēng)又是在負(fù)側(cè)，而負(fù)側(cè)的軸承摩擦系數(shù)又遠(yuǎn)大于空側(cè)的軸承，所以造成負(fù)側(cè)軸承溫度偏高。
我們根據(jù)該電機軸承的故障及結(jié)構(gòu)進行了以下的改造：全部設(shè)計更換了軸承附件，加大了軸承油室;將軸承外側(cè)的擋油盤去掉，軸承的定位裝置采用了進口高壓電機的結(jié)構(gòu)型式;將兩側(cè)軸承換位安裝，負(fù)側(cè)軸承改為#6334型，空側(cè)軸承改為#NU234,減少了負(fù)側(cè)軸承的摩擦系數(shù)，減小了因機械而對電機軸向的影響;按照進口電機的結(jié)構(gòu)，在軸承內(nèi)、外油蓋的外側(cè)加裝了鋁合金梯形槽的密封，確保運行中軸承內(nèi)部的清潔。目前，改造后的電機運行正常，負(fù)側(cè)的軸承溫度比負(fù)側(cè)端蓋溫度還低3～5度，達到了改造效果(見上圖)。
3、濟寧電廠30萬千瓦機組的一次風(fēng)機電機。同為上海產(chǎn)，YKK560-4型、功率1250KW，其軸承故障與河曲電廠的磨煤機電機基本相同，所以我們采用了與河曲電廠基本相同的改造方案。因為其轉(zhuǎn)速及軸承的不同，所以其改造的具體項目也不同。負(fù)側(cè)軸承由原來的#N332改為#6332，空側(cè)軸承由原來的#6330改為#NU230。改造后達到了良好的運行狀況。
4、河北威縣電廠給水泵電機。該電機為長沙電機廠生產(chǎn)，YKK4504-2型，功率800KW，軸承結(jié)構(gòu)是：負(fù)側(cè)為雙軸承結(jié)構(gòu)，外軸承為#NU221型圓柱軸承，內(nèi)軸承為#6221型深溝球軸承，空側(cè)軸承為#NU221圓柱型軸承。在軸承故障的處理中發(fā)現(xiàn)，該電機軸承的故障主要是軸承的結(jié)構(gòu)比較緊密，加上該軸承的設(shè)計沒有良好的排油裝置而造成軸承嚴(yán)重的發(fā)熱。該電機的負(fù)側(cè)外軸承和空側(cè)軸承其允許最高轉(zhuǎn)速，國產(chǎn)軸承為2800轉(zhuǎn)/分;進口軸承為3000轉(zhuǎn)/分。該電機的實際轉(zhuǎn)速為2980轉(zhuǎn)/分，已經(jīng)超過和達到了軸承的允許轉(zhuǎn)速，所以這也是造成軸承的損壞的主要原因。另外，在該電機的銘牌上標(biāo)明：“電機每運行1000小時或軸承溫度突然上升，必須停機，拆下軸承外蓋，將廢油脂清洗干凈后再加入新潤滑脂”。也就是說該電機運行四十幾天就必須停機，進行軸承的清洗。可以說，這對于發(fā)電廠的重要設(shè)備來說是不適應(yīng)的。同時也從這個要求中看出，該電機的確存在著軸承的設(shè)計問題。
為此我們對該電機進行了以下改造，將負(fù)側(cè)軸承改為#6221型單軸承結(jié)構(gòu)，空側(cè)軸承改為#NU220型，這樣可將兩側(cè)軸承的允許轉(zhuǎn)速提高到3200轉(zhuǎn)/分，軸承的徑向承載能力經(jīng)過計算，也完全可達到使用要求。軸承附件的設(shè)計，是在軸向尺寸允許的情況下盡量加大了軸承的油室。兩側(cè)軸承的定位采用“開槽螺母與鎖墊”的結(jié)構(gòu)，對軸承可起到良好的散熱、冷卻效果。兩側(cè)軸承的附件按照維護方便的形式設(shè)計加裝了加、排油裝置，保證電機在運行中潤滑脂的正常加入和潤滑脂的順利排出，改變該電機每四十幾天就需停機維護的缺點。該電機改造后，電機軸承的運行溫度降至50℃以下，保證了安全運行，提高了軸承的使用壽命。
五、總結(jié)發(fā)展：
我們通過對改造后電機運行的統(tǒng)計，其軸承溫度達到了允許值以下，連續(xù)運行周期基本都達到了機組的一個檢修周期，大大減少了因電機的損壞所造成機組的臨時停機故障。
據(jù)了解，目前魯能顛東電廠、濟寧嘉祥電廠的磨煤機電機，運行了不到一年即相繼出現(xiàn)了多臺軸承損壞的故障。經(jīng)過我們所了解該電機的技術(shù)數(shù)據(jù)看，重點也是軸承的設(shè)計、選用問題：該電機型號為YTM710-6，1400KW，上海產(chǎn)。負(fù)側(cè)軸承為#23044型調(diào)心球面滾子軸承。查閱軸承手冊可得知，該軸承只能承受較小的軸向負(fù)荷。而像這樣大功率的電機，磁極中心微小的誤差或因轉(zhuǎn)子熱脹冷縮產(chǎn)生的軸向位移而產(chǎn)生軸向力是必然存在的。所以說該電機采用了這種軸承結(jié)構(gòu)，其軸承的損壞必然是較多的。再者該軸承的允許轉(zhuǎn)速與電機的實際轉(zhuǎn)速基本相同，也可造成軸承的壽命縮短。該電機的空側(cè)軸承為#3038型單列滿圓柱滾子軸承。這種軸承的承載能力很大，但是此種軸承的允許轉(zhuǎn)速卻很低。從軸承手冊查得，該軸承的允許轉(zhuǎn)速比電機的實際轉(zhuǎn)速還小很多，所以該軸承的連續(xù)使用時間也不會太長，而且一旦發(fā)生軸承的損壞故障，往往是軸承的內(nèi)套與軸相粘連在一起。關(guān)于該電機的問題及改造建議已經(jīng)交付該廠生產(chǎn)部門進行研究。我們相信，如果按照已經(jīng)成熟的經(jīng)驗對該電機軸承進行改造后，一定能徹底解決該電機軸承頻繁損壞的問題。
另外根據(jù)所了解的信息，在全國的很多發(fā)電廠幾乎都存在著此類問題。目前我們雖然在電機軸承改造的工作中取得了很好的效果，但是必然還存在著很多不足之處。今后我們將進一步探討、努力，將先進的技術(shù)更廣泛地應(yīng)用到我們實際的工作中去，為電力事業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻。
熱門產(chǎn)品：高效電機 高壓電機 低壓電機 變頻電機 防爆電機 同步電機 直流電機 電機配件 電機維修 水泵配件 電機節(jié)能改造
快速鏈接：湘電集團有限公司 湘電股份有限公司 湘電風(fēng)能有限公司 湘電新能源有限公司 湘電長沙水泵廠 湘潭電機廠
