摘　要：本文根据近年来长春二热电动机故障的统计，轴承原因占50%以上。从电机轴承的非正常磨耗、安装、选型以及运行条件等几个方面分析了电机滚动轴承故障的原因，提出了更换轴承型号、加固电动机基础、改进轴密封等措施，介绍电机滚动轴承故障的识别和检测，从而保证将有故障隐患的电机轴承检测出来。

　　关键词：电动机；滚动轴承；故障检测

　　1　引言

　　轴承作为电动机的主要部件，特别是电动机的轴箱轴承，其功能对设备安全运行起着举足轻重的作用。根据近年来对大唐长春第二热电有限责任公司（以下简称长春二热）电动机故障的统计发现，因为电机轴承损坏而造成的电机故障，占了电机全部故障的50%以上。

　　电机在运行时，一旦轴承发生故障，将导致整套设备不能运行，影响设备出力。特别是引、送风机电机发生故障，将影响锅炉的安全稳定运行。因此，预防和减少电机轴承故障的发生，对于电机的安全运行就显得十分重要。能否在轴承安装前，将有故障隐患的轴承检测出来，保证合格的轴承安装到电机轴上，是电机在投入运行后降低故障发生的手段之一。

　　2　轴承故障的原因及防范措施

　　轴承的严重损坏往往不是单一原因所引起的，而是在几方面综合作用下，并在恶劣的运行条件下产生恶性循环，最终导致轴承的严重烧损。因此，在事故发生后，往往很难判断是由何种原因所致，给制定相关的防范措施带来一定的困难，下面主要从轴承的非正常磨耗、安装、选型等几个方面分析轴承发生故障的原因。

　　2.1非正常磨耗

　　当轴承运行一段时间后，轴承内圈、滚动体、保持架、外圈、滚道等产生一定缺陷、伤痕，造成轴承润滑不良，引起轴承发热，长时间发热，会导致轴承润滑油的稀释以及加速材质疲劳，硬度下降。由于以上原因，而进一步形成恶性循环，加速轴承过热而使轴承烧损。

　　严重的轴承内圈位移，滚动体失圆，冲撞生热，最终熔接在一起。如果在电机运行时，发现轴承严重发热时，要立即停止电机运行。因为此刻过热轴承无润滑油脂，接近熔化状态，一旦继续运行轴承将卡塞，电机电流将增大，容易烧毁电机。

　　对电机轴承的给油保养十分重要，特别是给轴承适量加油能保证轴承有良好的润滑作用，因此在保养中给油要适当，控制好轴承及轴承室内的油量。若轴承及箱内油量过多，会引起轴承滚动体打滑，造成滚体由滚动摩擦变滑动摩擦，损坏轴承滚动体。此外，还会使轴承箱内自由空间小，轴承的运行温度会上升，润滑脂黏度降低，滚动体润滑油膜变薄。润滑条件差，易造成轴承异音，表面失滑，缩短轴承的使用寿命。

　　除设计成双密封轴承的电机外，一般电机端盖侧设有轴承油室，按电机的转速，轴承室可注油量可参照长春二热制定并现行规程规定标准执行：电机转速低于1500r/min时，加油量为轴承室容积的2/3；转速在1500～3000r/min时，加油量为轴承室容积的1/2；转速高于3000r/min时，应小于或等于轴承容积的1/3。

　　在实际工作中，对于高温高转速运行的轴承，应尽量少用带密封面的轴承，避免增加电机油盖存油量，并装设加油嘴，可提高电机轴承运行寿命。同时轴承的润滑油脂的清洁也十分重要，一旦油脂中掉入其他的杂质和水分，都会影响正常的游隙和建立必要的油膜。

　　2.2安装

　　安装前做好轴承的检查工作。对于旧轴承，需要检查滚珠（柱）表面是否存在毛刺、划痕、裂纹。旧轴承的径向间隙、轴向游隙是否合格，一般只测量径向间隙。对于新轴承，检查轴承型号是否正确。

　　使用轴承安装拆卸专用工具。先进的安装工具，能够避免安装时由于使用工具及操作不当带来的轴承损伤。安装轴承时，如采用铜棒敲入法，易造成轴承轴向受力不均，引起保持架变形，滚动体受损，游隙变大，且铜棒在敲击过程中，铜末易飞入轴承保持架内，造成轴承故障。

　　轴承内圈与轴的配合间隙过盈量不符，也很容易造成轴承故障，过盈量大，很容易造成轴承内圈因过大的张应力而崩裂，过盈量过小，也很容易造成轴承内圈“弛缓”。

　　轴承组装配合游隙配合不当，也容易造成轴承故障，游隙小很容易造成滚子和滚道摩擦发热，随着温度的不断上升，轴承内圈、滚动体、保持架、外圈、端盖的温度并不相同，相互之间存在着温差，因而膨胀量也略有不同，也就造成配合间隙的进一步减少，加剧轴承的生热。间隙过大，滚子的振动加大，加剧滚子和滚道的冲击，同时也易造成内部负荷分布不均，承载滚子减少，中央滚子负荷过大。例如Y200L2-2型电机，额定功率37kW，使用SKF6312轴承。原轴承径向游隙C2，间隙小于普通型，电机负荷侧轴承温度高达96℃，额定转速2890r/min，轴承内圈温度上升迅速，内圈膨胀，滚珠摩擦力增加，引起轴承过热。于是将轴承间隙改选C3，电机投运后，负荷侧轴承温度降至58℃。轴承间隙代号有CN、C2、C3、C4、C5，需结合机械负荷特性选择适当间隙，不能忽视被驱动机械的特性。组装轴承时，如果不按工艺要求用铜锤冲击轴承，将造成保持架变形，牵引其内外圈安装不正确或其他原因而使轴向横动量消失，造成轴承轴内挤死。

　　在轴承安装时，一般规定轴承内径小于80mm的轴承，可采用冷压装入。内径大于80mm的轴承，采用先加热再安装。但有双面密封的轴承，安装时若需加热，温度不应超过70℃，防止润滑脂热溶流出，而影响轴承的润滑效果。此外，还有轴承本身无故障而是由于在组装时造成的故障，如转子动不平衡、轴不对中碰磨等。

　　2.3选型

　　一些电机刚安装投运，驱动侧轴承出现过热，检查发现并非油脂、安装、负荷及轴承质量问题，而是轴承选型不当。例如，长春二热200MW机组的某台一次送风机电机，YDKK630-6-8W型，额定功率1250kW，额定电压6kV，多次发生轴承损坏故障，尤其是轴伸端的外轴承，最短的损坏周期为十几天。轴承的结构是轴伸端为双轴承，外侧为FAGNU2238MC3/P6柱型轴承，内侧为FAG6238MC3/P6球型轴承，非轴伸端侧为FAGNU2238MC3/P6滚柱型轴承。据分析，该电机主要是轴承的选用问题，轴承的保持架损坏是造成非轴伸端侧轴承和轴伸端侧外轴承损坏的一个根本原因。对此将该电机轴伸端轴承改为NU2238M1C3/P6滚动体方式引导的保持架结构轴承，非轴伸端轴承也改为NU2238M1C3/P6滚动体方式引导的保持架结构轴承。改型后至今电机轴承已运行了1年以上，未发现轴承损坏故障，改造效果显著，保证了机组的安全稳定运行。

　　就某一电动机而言，轴承型号选择时已根据负荷特性作了考虑。但在实际应用中，还应考虑轴承的滚体类型等因素，并注意轴承的保持架选择。对于轻负荷、要求噪声低、运行温度低（低于120℃）的可选用增强型尼龙66保持架。但尼龙保持架存在易老化、脆裂，不耐温弱点，现场电机已基本不使用尼龙保持架。对于重型冲击性、高温负荷，可选用钢性保持架。对于温差大、振动大的负荷，可选用铜保持架。普通电机轴承的滚动体根据负荷情况，选择滚柱型或是滚珠型。

　　2.4运行条件

　　首先控制轴承温度。对一些直接影响到机组负荷及安全的重要电机轴承，如送风机电机、一次风机电机、引风机电机等，修改轴承温度定值，将温度报警值由90℃下调至70℃，以便在出现温度异常升高时，有足够的时间采取相应措施，确保机组安全运行。在天气炎热时，可投运临时风扇，降低轴承温度，保证润滑油有足够的a度，改善轴承的润滑条件。

　　其次严格执行安装工艺，排除中心不对正、电机底脚不平、基础不实、转子不平衡、负荷异常等故障，这些故障的作用结果多体现在电机的异常振动上。理想工况下的电机轴承，可运行100000h以上，但实际运行寿命10000h左右。长春二热投运使用1年左右的8台负压气泵电机，其基础为钢性基础，无预埋件，直接通过膨胀螺丝将基础固定在楼板上。运行中常出现振动大、轴承过温问题。后将基础重新处理，降低振幅后，电机轴承寿命提高了1倍以上。

　　第三，电机安装后，做好电机试运转状态的鉴定工作。根据电机所带的负载不同，在电机空转运行30～60min时，应监测电机的振动。因为电机振幅与电机中心高有关，根据现场经验，对于中心高大于200mm的电机，空转振动值不超过30μm，带载运行振动值不超过60μm。长春二热的LS-315-4型电机，额定功率132kW、额定电流250A，空转振动值7.8μm，带载运行轴承使用寿命在1年左右，经反复诊断检查发现，轴承的损坏主要原因是电机与泵体共用钢性基础固定件疲劳松动所造成，重新加固电机基础后，延长了更换电机轴承周期（3年以上）。

　　长春二热200MW机组YTM800-10型磨煤机电机，额定功率1800kW。该电机运行中存在轴承发热，尤其是轴伸端轴承，运行时温度可高达80℃以上。据分析，该电机密封结构上不合理是导致轴承发热的主要原因。该电机运行在锅炉厂房，现场粉尘较大，电机两侧轴承油室普通密封油挡为硬性机械密封，密封挡圈与电机转轴有间隙，转子侧有一内置风扇，电机运行中在风扇作用下，在电机前侧轴承外部形成负压加上环境粉尘大和密封不良，造成大量煤粉进入电机轴承室内，使轴承的润滑脂变黑、老化、失效，造成运行中电机轴承发热。

　　而轴伸端的滚柱轴承摩擦系数又大于非轴伸端的球形轴承，所以造成轴伸端的轴承温度偏高。对此，将电机两侧轴承室外的密封油挡进行了改造，更换为聚酰亚胺树脂迷宫环式挡圈。

　　目前，改造后的电机运行正常，轴伸端的轴承温度降至45℃左右，达到了良好的效果。

　　3　轴承故障的识别及检测

　　3.1轴承故障的识别

　　不通过解体检查，即可识别或预测运转中的轴承有无故障，对提高生产率和经济性是十分重要的。滚动轴承的故障现象一般表现为2种，一是轴承安装部位温度过高，二是轴承运转中有噪音。

　　3.1.1轴承安装部位温度过高

　　在电机运转时用手抚摸轴承外壳时，应以不感觉烫手为正常（45℃），反之则表明轴承温度过高。

　　轴承温度过高的原因有：润滑油质量不符合要求或变质，润滑油粘度过高；机构装配过紧（间隙不足）；轴承装配过紧；轴承座圈在轴上或壳内转动；负荷过大；轴承保持架或滚动体碎裂等。

　　3.1.2轴承运转中有噪音

　　滚动轴承在工作中允许有轻微的运转响声，如果响声过大或有不正常的噪音或撞击声，则表明轴承有故障。滚动轴承产生噪音的原因比较复杂，其一是轴承内、外圈配合表面磨损。

　　由于这种磨损，破坏了轴承与壳体、轴承与轴的配合关系，导致轴线偏离了正确的位置，高速运动时产生异响。当轴承疲劳时，其表面金属剥落，也会使轴承径向间隙增大产生异响。

　　此外，轴承润滑不足，形成干摩擦，以及轴承破碎等都会产生异常的声响。轴承磨损松旷（就是松动了有点咣当了）后，保持架松动损坏，也会产生异响。

　　3.1.3轴承损伤

　　动轴承拆卸检查时，可根据轴承的损伤情况判断轴承的故障及损坏原因。

　　3.1.3.1滚道表面金属剥落

　　轴承滚动体和内、外圈滚道面上均承受周期性脉动载荷的作用，从而产生周期变化的接触应力。当应力循环次数达到一定数值后，在滚动体或内、外圈滚道工作面上就产生疲劳剥落。如果轴承的负荷过大，会使这种疲劳加剧。另外，轴承安装不正、轴弯曲，也会产生滚道剥落现象，造成电机发生振动和噪声。

　　3.1.3.2轴承烧伤

　　烧伤的轴承其滚道、滚动体上有回火色。烧伤的原因一般是润滑不足、润滑油质量不符合要求或变质，以及轴承装配过紧等。

　　3.1.3.3塑性变形

　　轴承的滚道与滚子接触面上出现不均匀的凹坑，说明轴承产生塑性变形。其原因是轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下，工作表面的局部应力超过材料的屈服极限，这种情况一般发生在低速旋转的轴承上。

　　3.1.3.4轴承座圈裂纹

　　轴承座圈产生裂纹的原因是轴承配合过紧，轴承外国或内圈松动，轴承的包容件变形，安装轴承的表面加工不良等。

　　3.1.3.5保持架碎裂

　　其原因是润滑不足，滚动体破碎，座圈歪斜等。

　　3.1.3.6保持架的金属粘附在滚动体上

　　可能的原因是滚动体被卡在保持架内或润滑不足。

　　3.1.3.7座圈滚道严重磨损

　　可能是座圈内落入异物，润滑油不足或润滑油牌号不合适。

　　3.2轴承故障的检测

　　正常情况下，轴承的使用寿命遵循典型的浴盆曲线规律，但运行中，仍应按照正常的监测周期进行跟踪监测。目前国内采用检测轴承故障的手段大致有测量温度、噪声及振动参数的方法。

　　3.2.1通过声音进行诊断

　　通过声音进行识别需要有丰富现场经验的专业人员能够识别轴承声音与非轴承声音。为此，应尽量由专人来从事这项工作。用听音器或听音棒贴在外壳上可清楚地听到轴承的声音，判断轴承运行是否正常。

　　3.2.2通过工作温度进行诊断

　　该方法属比较识别法，仅限于用在运转状态不太变化的场合。为此，必须进行温度的连续记录。出现故障时，不仅温度升高，还会出现不规则变化。电动机轴承无名牌规定参考允许温度数据运行：滑动轴承为80℃，滚动轴承为100℃。

　　3.2.3通过振动值分析

　　就是在振动检测中一般是通过测试某些振动参数的大小，与标准值（门限值）比较来判断轴承的状态，在对电机轴承的诊断中，主要选择了加速度有效值参数Xrms指标作为故障判断参数。当轴承齿面工作表面出现故障时，每转一周将产生工作面缺陷处的冲击脉冲，故障越大，冲击响应幅值越大，但随着轴承故障后期的严重劣化，有效值则越大，它对早期故障不够敏感，但随着轴承故障不断劣化而上升。

　　长春二热3号锅炉乙磨煤机电机，额定功率1800kW，10级电机。根据对轴承的振动曲线图（见图1）的分析，轴承的振动值达0.128mm，于是对电机轴承进行了检查补充润滑油脂，振动明显下降。但电机运行两周后振动值又明显升高，振动值达到了0.155mm。决定对电机解体检查，解体检查发现后轴承滚道磨损。通过此事件可以证明，当轴承振动较大时，通过补充润滑油脂是不能解决轴承振动的问题，必须进行解体检查。

　　4　结论

　　通过加强对运行电机轴承的状态参数分析和监测，利用噪声、测量温度、振动参数检测，在电机运行时对其进行检测获取和采集信息，根据数据变化趋势，分析设备的劣化程度，我们制定了有效的检修措施，电机轴承的损坏故障明显减少，并取得了明显的成果，保证机组的安全稳定运行做出了贡献。