电机轴承发热的原因及处理方法

工程技术　！　：丝　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｔｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　风机电机轴承发热原因分析和应对措施　李西安　王慧勇　（安钢－￥Ｌ厂　河南安阳４５５００４）　摘要：本文以安钢二轧厂风机电机轴承发热故障为例，简单分析变频驱动电机轴承电压的产生原因，轴承电流的本质及其流通路径　分析抑制轴承电流的方法。并简介我厂的具体措施和实际效果　关键词：变频嚣　轴承发热　轴承电流　应对措施　中囤分类号：ＴＭ３１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２０１ｏ）ｏ８（ｅ）－Ｏ１ｚ１－０１　安钢二轧厂加热炉鼓风机电机由变频器驱　动，运行中遇到负荷端轴承发热的问题。两台　鼓风机电机在工作半年以内都出现电机负荷端　轴承严重发热的现象，轴承内润滑脂熔化，很　短时间后轴承抱死，电机堵转跳闸，致使加热　炉停炉，给生产造成很大影响。将电机退下后　检查，发现轴承盒内已无润滑脂，轴承发热变　黑，内外套上有搓衣板样的条形烧蚀条纹。根　据这些情况我们判断轴承电流是电机负荷端轴　承发热的主要原因。　１轴承电流产生原因及危害　在感应电动机中，电机的轴承电流是始　终存在的。正弦波电源驱动下，因电机定转子齿　槽尺寸的偏差，磁性材料定向属性的改变，或者　供电电源三相不平衡等原因，都会引起电机磁　通的不平衡，在转子轴上产生轴电压和轴承电　流。这种轴承电压幅值较小，危害不大。在变频　器驱动下，因产生原理的不同，电机轴承电流的　危害大大增加。通用变频器多采用ＰＷＭ调制　方式，逆变回路用高频功率元件（如ＩＧＢＴ等），　在电机上得到近似正弦的电压波形。三相电压　基波分量的合成矢量为零，但实际上每一瞬间　三相电压矢量和不为零，三相电压是不平衡的。　该合成共模电压幅值等于变频器直流侧电压，　频率等于逆变器开关频率。该共模电压经定转　子之间的静电电容耦合在转子轴上也产生相　同频率的轴电压，通常变频器逆变侧载波频率　很高，在１０ｋＨｚ以上，过高的频率和定子、电缆　相感应，产生很高的ｄｖ／ｄｔ前后沿，加大波形畸　变。由于静电耦合，电机各部分之间有大小不等　的分布电容，构成电机的零序回路，其中流经轴　承的对地放电就形成轴承电流。正常状态下，轴　承滚珠悬浮在润滑脂形成的油膜中，润滑油膜　起到绝缘作用，当油膜因某种原因被破坏或过　高的ｄｖ／ｄｔ轴承电压都会击穿油膜形成放电，　放电电流在轴承内外圈和滚珠上形成烧蚀，长　时间运行会发展成延轴承内外圈一周的象搓　衣板样的条纹，并升高轴承温度，溶化润滑脂，　更加劣化轴承的运行。　２共模电流的路径　由于静电耦合，电机各部分间都有或大或　小的分布电容，构成电机定子上共模电流的泄　放路径。大部分共模电流经定子一机壳一地一　变频器外壳这一路径，一小部分经定子一转子　转轴—轴承一机壳一地一变频器外壳这一路　径。当变频器接地与电机外壳间阻抗高于变频器　外壳与负载间阻抗时还会产生轴延伸电流，经定　子—机壳—转轴—负荷端轴承（电机卜联轴器一　轴承（负载）—地—变频器外壳这一回路泄放，不　但危害电机负荷端轴承，还会危害负载轴承和联　轴器。后两路共模电流流经电机轴承，造成危害　并以第二种途径危害更大。　３常见的轴承电流抑制措施　有多种方法抑制轴承电流，如在变频器输　出侧加装正弦波滤波器，改善输出电流波形，将　电机一端的轴承做绝缘处理，截断流经电机转　轴和轴承的环流。在电机输出轴上安装接地碳　刷，抑制经负荷接地的轴延伸电流等等。这多种　方式能抑制相应的。　４我厂风机负荷端轴承损坏过程分析　基于以上的轴承电流形成原理，并结合电　机的运行情况，我们分析负荷端轴承的损坏失　效是一个过程，轴承电流是主要原因，同时机械　震动、润滑脂消耗等是次要原因，促成轴承电流　的形成，并一定程度上加重了危害。风机电机投　用后，由于轴承间隙均匀，润滑充分，润滑油膜均　匀，轴承电流还不构成很大威胁，随着润滑脂的　消耗，负荷端的震动加大首先导致负荷端轴承　间隙加大，轴承电压击穿放电严重，轴承电流　增大，使得负荷端轴承内道出现电烧蚀，温度　升高，润滑脂液化，直到轴承磨损严重，发热　烧损。所以，我们认为应采用综合治理，以多　种方法减少和抑制轴承电流。而绝缘轴承等方　法由于实施难度较大暂不考虑。　５应对措施及实际效果　我们采取了以下措施，减少轴承发热烧　损电机的现象。　（１）对电机和负荷重新找正，浇注电机安装　平台基础，加大地脚板厚度，提高电机地脚的刚　度，减少运行时的震动；　（２）在电机负荷端轴承上使用在线注脂设　备（易力润Ｅａｓｙｌｕｂｅ），该设备可用螺丝固定在　负荷端轴承的注脂孔上。它采用锂电池供　电，用微电脑芯片和专用检测设备控制内部　的马达，经齿轮组驱动螺杆及压板，推挤活　塞，按设定的周期，将油杯内润滑脂分配到　每天，定时定量的注入轴承内，很好的改善　润滑。据实测，同样条件下，使用在线注脂　后，负荷端轴承温度下降了７℃。我们还根据　电机轴承润滑脂的消耗情况，设定不同的周　期：新电机，新轴承，环境温度不高就设定周　期长些；电机已长期运行，轴承磨损或环境温　度较高的设定周期短些。这样灵活使用，可　有效的保证轴承有充足的润滑，避免润滑脂　消耗后形成恶性循环；　（３）将电机外壳和负荷机械设备用１０ｍｍ　以上铜电缆相连后接地，使之与变频器外壳和　经接地线相接，三者在相等的电位上。这样，可　有效减少流经电机定子一机壳一电机负荷端轴　承一转轴一负载侧轴承一地这一回路的轴延伸　电流，减少负荷端轴承发热；　（４）在变频器输出侧加装ｄｖ／ｄｔ滤波器，减　少变频器输出电流中的波形畸变，提高电机和　电缆的寿命，降低ｄｖ／ｄｔ尖峰电压，减少轴承的　ｄｖ／ｄｔ尖峰电压击穿，从而抑制轴承电流的产　生；　（５）缩短电机轴承维护周期，每运行满４０００　小时（约６个月），退下电机，解体后检查轴承磨　损情况，能使用的经彻底清洗注脂后使用，磨损　严重的及时更换。　６结语　经综合施行以上措施，电机运行平稳、　润滑充分，电机轴承温升控制在可接受的范　围，轴承发热导致电机跳闸的设备故障不再　出现，给加热炉的生产创造良好条件。　

防止轴承过热的方法

轴承温度高是转动设备常见且危害较大的故障，将减少轴承的使用寿命，增加检修费用，当温度升高较快、温度超标时，易导致机组非计划停运或减负荷运行，这对经济效益影响很大。

因此，迅速判断故障产生的原因，采取得当的措施解决，才是设备连续安全运行的保障。

导致轴承温度过高的常见原因

1.

润滑不良，如润滑不足或过分润滑，润滑油质量不符合要求、变质或有杂物；

2. 冷却不够，如管路堵塞，冷却器选用不合适，冷却效果差；

3.

轴承异常，如轴承损坏，轴承装配工艺差，轴承箱各部间隙调整不符合要求；

4.

振动大，如联轴器找正工艺差不符合要求，转子存在动、静不平衡，基础刚性差、地脚虚，旋转失速和喘振。

当轴承温度高时，应先从以下几个方面解决问题：

1. 加油量不恰当，润滑油脂过少或过多

应当按照工作的要求定期给轴承箱加油。轴承加油后有时也会出现温度高的情况，主要是加油过多。这时现象为温度持续不断上升，到达某点后(一般在比正常运行温度高10℃~15℃左右)就会维持不变，然后会逐渐下降。

2. 轴承所加油脂不符合要求或被污染

润滑油脂选用不合适，不易形成均匀的润滑油膜，无法减少轴承内部摩擦及磨损，润滑不足，轴承温度升高。

当不同型号的油脂混合时，可能会发生化学反应，造成油脂变质、结块，降低润滑效果。

油脂受污染也会使轴承温度升高，加油脂过程中落入灰尘，造成油脂污染，导致轴承箱内部油脂劣化破坏轴承润滑，温度升高。

因此应选用合适的油脂，检修中对轴承箱及轴承进行清洗，加油管路进行检查疏通，不同型号的油脂不许混用，若更换其它型号的油脂时，应先将原来油脂清理干净；运行维护中定期加油脂，油脂应妥善保管做防潮防尘措施。

3. 冷却不够

检查管路是否堵塞，进油温度及回水温度是否超标。若冷却器选用不合适，冷却效果差，无法满足使用要求时，应及时进行更换或并列安装新冷却器。轴流式引风机还应检查中芯筒的保温和密封性。

4. 确认不存在上述问题后再检查联轴器找情况

电机轴承温度高的原因及处理方法

电动机运行时，轴承外圈允许温度不应超过95℃，如果超过这个值就是电动机轴承温度过高，也称电动机轴承发热。电机轴承温度高的原因是什么呢。轴承发热是电动机最常见的故障之一。轻则使润滑脂稀释漏出，重则将轴承损坏，给用户造成经济损失。今就电机轴承温度高的原因及处理方法简单介绍如下.

1、轴承损坏，应换新。

2、润滑脂牌号不对或过多、过少。一般应用 3 号锂基脂或 3 号复合钙基脂、 ZL3 （ SY1412—75 )或复合钙基脂。将轴承及盖清洗干净后，加油脂达净容积的 1/2 左右.

3、滑动轴承润滑油不够或有杂质，或油环卡住，应修复。

4、轴承与端盖配合过松（走外或过紧）。过松时将轴颈喷涂金属；过紧时重新加工。

5、轴承与端盖配合过松（走外圆）或过紧。过松时端盖镶套；过紧时重新加工。

6、电动机两侧端盖或轴承盖没装配好。重新装平。

7、传动带过紧或过松，联轴器不对中,应进行调整.

通过分析可以认为引起YB系列中型高压电机轴承温度高多有以下几种因素：

1.轴承质量的影响轴承质量好坏常影响到电机正常运行，劣质轴承多表现出振动大、噪声大、温度高、寿命短的特点.轴承进厂须进行严格检验,以采用优质进口轴承为宜，如SKF或NSK，整体质量水平较高。

2。轴承游隙的影响按设计要求，轴承与轴采用过盈配合，轴承台公差为k6或m5,当k6、m5出现上差而所选轴承径向游隙较小、内圈公差也较小时,则径向配合相对较紧，装配后其径向游隙将受到一定的影响。热态运行时，内圈的较大膨胀,有可能导致负游隙。

微量的负游隙有利于轴承正常运行,但较大负游隙对轴承运行很不利，温度较高,此时轴承外圈须放松,通过外圈的膨胀减小负游隙的程度。

3.径向配合的影响径向配合包括轴承内圈与轴的配合及轴承外圈与轴承套的配合.实践证明，当采用标准组或较小径向游隙组轴承时,轴承内外圈必须采用一松一紧的配合方式,轴承外圈与轴承套的配合多采用H7，径向多有间隙，轴向可移动，配合较松,当轴承台取k6且按下差控制,甚至超出下差范围时，则不尽合理.当轴承内圈表现为上差时，很可能会出现轴承温度高及轴向窜动的现象。实践证明,用过少的过盈量将轴承安装在轴上,内圈承受载荷旋转,内圈与轴之间产生有害的滑动，滑动一旦产生，配合面显着磨损，损伤轴或轴承屡见不鲜,从而引起发热、振动、窜动，所以当外圈配合为H7时，根据轴承径向游隙及内外圈公差出现的几率，轴承台以取k6中差或m5中下差为宜，这样多数情况下，轴承与轴保持了适当的过盈量,其径向游隙也没受到太大的影响。

电机发热的原因及解决方法

电机发热的原因主要有以下几点：

1. 负荷过大：当电机长时间以超负荷工作时，电流会变大，电机内部的电阻会增加，从而导致能量转化时产生更多的热量。

2. 绝缘故障：电机绝缘材料的老化或破损会导致电机内部发生短路，从而产生过多的电流和热量。

3. 轴承磨损：电机内的轴承若发生磨损会导致摩擦产生热量，从而导致电机发热。

解决电机发热的方法如下：

1. 适当降低负荷：确保电机运行时不超过其额定负荷，可以通过降低负载或者选用更高功率的电机来解决问题。

2. 定期检查绝缘材料：定期检查电机绝缘材料的状况，如有老化或者破损，及时更换或修复，以避免绝缘故障。

3. 保养轴承：定期给轴承加注润滑剂，确保轴承的正常工作，减少摩擦产生的热量。

4. 配备散热设备：对于长时间高负荷运转的电机，可以考虑安装散热设备，如风扇或散热片等，来增加散热效果，降低电机温度。

5. 控制环境温度：保持电机周围的环境温度适宜，避免过高或过低的温度对电机产生影响。

总而言之，对于电机发热问题，我们需要从负荷、绝缘材料、轴承和环境等多个方面进行综合考虑和解决，以确保电机正常运行并降低发热问题。