摘　要：某直接空冷机组凝结水泵电动机带负荷运行时，轴承水平方向的Z大振动值为0.066mm，轴承温度在30～45℃。发生故障时，凝结水泵电动机非驱动端水平方向的Z大振动值上升至0.13mm，电动机下轴承温度骤升至84℃，并且呈加速劣化趋势，停机解体检查发现电动机驱动端轴承室严重磨损。分析认为轴承室磨损故障是由电动机磁力中心偏移引发的振动大问题引起的。对已磨损的端盖轴承室进行了重新补焊车加工，使轴承与轴承室之间的紧力达到-0.02mm，重新校核了中心；将电动机上轴承盖止口升高密封垫更换成厚度为2.0mm的石棉垫，使电动机转子重量重新落于电动机上部轴承之上。处理后电动机轴承振动值降至0.065mm的正常水平，轴承温度也恢复了正常。
　　关键词：立式电动机；轴承室；轴承盖；止口升高密封垫；推力轴承；磁力中心；振动
　　1　机组概况
　　某电厂一期工程安装2台600MW超临界、双缸双排汽、国产化直接空冷机组，是在高纬度（北纬49°13′）地区首次应用的600MW超临界直接空冷机组，工程于2010-12-01全面竣工投产。电厂凝结水系统配备了4台凝结水泵，每台凝结水泵各配置了1台湘潭电动机股份有限公司制造的2000kW空水冷全封闭式鼠笼转子三相立式异步电动机。
　　1.1　凝结泵参数
　　凝结水泵主要设计参数如表1所示。 　　1.2　凝结水泵电动机参数
　　电动机型号为YKSL2000-4/1180-1，定子采用外压装结构，定子绕组采用F级缘、防晕材料，绕组端部采用了特殊绑扎工艺以保证牢固可靠^[1]。整个定子采用真空压力浸渍F级无溶剂漆（VPI）工艺处理，电动机具有可靠的绝缘性能和优良的防潮、抗冲击能力。转子采用鼠笼式铜条转子结构，结构及制造工艺均可保证电动机可靠运行。为了提高电动机轴向负载的承受能力，电动机自由端轴承为2套推力轴承（型号SKF 7330BCBM），驱动端轴承为滚动轴承（型号SKF 6236/C3）。电动机的上、下轴承室均采用油脂不停机填加和排出装置^[1]。凝结水泵电动机主要设计参数见表1。
　　2　凝结水泵电动机故障现象与原因分析
　　2.1　故障现象
　　自2010年投产以来，各凝结水泵电动机一直稳定运行，带负荷运行时水平方向的Z大振动值为0.066mm，轴承温度一直比较稳定（30～45℃）。但是2012-02-17，其中1台凝结水泵电动机非驱动端水平方向的Z大振动值上升至0.13mm，并且呈加速劣化趋势；2012-02-25凌晨，该电动机下轴承温度骤升至84℃。停机后，解体检查发现电动机驱动端轴承室严重磨损。图1为轴承室端盖轴套磨损情况。

 

　　2.2　轴承室磨损原因排查
　　2.2.1　轴承损坏
　　电动机轴承损坏会加大轴承内外套之间的阻力，当阻力大于轴承外套与轴承室外套之间的摩擦力时就会发生跑套现象^[2-4]。电动机解体后，对电动机驱动端轴承进行了检查。检查时轴承转动灵活，各部分均完好，只是油脂轻微劣化，并不影响电动机正常运行，未发现其他异常现象。
　　2.2.2　电动机端盖加工超差
　　电动机装配时，轴承室与轴承应该采用过盈配合或过渡配合。如果电动机端盖加工超差，或接近公差上限，电动机长时间运行后也会造成轴承室磨损^[3]。通过对端盖未损坏部分进行测绘、核对，测绘数据基本符合图纸要求。
　　2.2.3　不按规程要求拆装
　　电动机端盖的内、外小盖装反或大端盖装配错误也会导致中心偏移等现象，造成端盖轴套磨损。自2010年投运以来，凝结水泵电动机从未进行过任何检修工作，日常维护也只是定期添加油脂，可以排除检修过程中违章拆卸造成轴承室磨损。
　　2.2.4　环境温度造成公差超标
　　由于钢和铸铁的膨胀系数不同，当温差过大或温度过高时，因铸铁和钢的膨胀量不同，也会造成端盖与轴承的配合公差超标^[4]。但电动机安装在厂房泵坑内，运行记录显示电动机的运行环境温度常年维持在22～29℃，温差、温度均正常。
　　2.2.5　轴电压过大
　　电动机轴电流是指电动机通过转轴—两端轴承—电动机定子外壳形成的闭合循环电流。轴电流的存在是因电动机运行时转轴两端对地出现电位差（即轴电压）造成的。由于设计及制造原因，每台电动机都可能存在或高或低的轴电压，过高的轴电压会击穿轴承油膜形成轴电流，对电动机运行造成威胁^[3]。此类故障主要表现为油膜破坏、轴承及轴径受到电弧放电损伤或烧损。检查时未发现此类异常现象。
　　2.2.6　电动机振动大
　　故障发生后，调取了4台凝结水泵电动机自投产以来的所有运行记录，分析发现各电动机振动值都有1个共同特点，即随着运行时间的增长，电动机振动值越来越大。故障发生前约40h，该电动机振动值突增至0.13mm，由此判断轴承室磨损应该是由电动机振动大故障引起的。
　　2.2.6.1　电动机振动的主要影响因素
　　引起电动机振动的主要因素为机械力不平衡或电磁力不平衡^[2-4]。
　　（1）机械力不平衡方面：转子大轴弯曲变形，电动机中心轴线与其所带负载的中心轴线不对称；地脚螺栓紧固不到位；支持轴承损坏；台板基础不平；转子动平衡遭到破坏；与电机相连的齿轮、联轴器齿轮咬合不良，轮齿磨损严重等。通过现场检查、测量，机械力不平衡方面并未发现问题。
　　（2）电磁力不平衡方面：三相电源不平衡；交流电动机定子接线错误、绕线型异步电动机转子绕组短路；同步电动机励绕组匝间短路；同步电动机励磁线圈连接错误；笼型异步电动机转子断条；转子铁心变形造成定、转子气隙不均，导致气隙磁通不平衡；定子铁心与转子铁心磁力中心不对称等。
　　现场对电动机定子、转子进行了试验检查，测量了电动机各部件及配件的装配尺寸，Z终发现电动机轴承止口升高密封垫（材质为橡胶）经油脂腐蚀后严重老化变形，导致电动机磁力中心出现不对称情况，运行中因偏磁力的作用引起了电动机振动大故障，进而导致轴承室端盖磨损。图2为止口升高垫变形位置示意图。

　　2.2.6.2　磁力中心偏移的原因
　　电动机轴承止口升高密封垫经油脂腐蚀后，厚度从原设计值2.0mm降至1.2mm，变形严重。由于电动机轴承外圈整体下移了0.8mm，这样就造成电动机转子整体向下移动了0.8mm，致使电动机磁力中心发生了偏移，电动机在偏磁力的作用下产生了过大的振动。运行过程中，由于止口升高密封垫受析出润滑脂腐蚀而老化变形的过程较慢，所以电动机振动幅值呈逐渐变大的趋势。较大的振动会对下轴承造成负载冲击，受振动的影响导致端盖轴承室逐渐磨损。由于电动机的上轴承（即推力轴承，用来承受轴向力的专用轴承）已无法承受原有的轴向推力，致使电动机下轴承承受了转子的绝大部分轴向力。电动机下轴承长时间在超负荷状态下运转，在过大的摩擦力的作用下温度逐渐升高，加剧了下轴承对端盖轴承室的摩擦。
　　3　故障处理与效果
　　3.1　处理方法
　　防止电动机轴承外套和端盖转套的方法有很多，现场主要采用在外套与轴套之间加装特制的钢片或采用凿毛的方法来增加阻力^[4]，但这2种方法的处理效果都不理想。另外也有采用胶粘法进行处理的，但由于该电动机轴承外套与端盖轴套间磨损十分严重，用以上方法均已不能保证彻底消除隐患，现场制定了如下的解决措施：
　　（1）对已磨损的端盖轴承室进行重新补焊车加工，使轴承与轴承室之间的紧力达到-0.02mm，并重新进行了中心校核工作。
　　（2）将电动机上轴承盖止口升高密封垫更换成厚度为2.0mm的石棉垫，使电动机转子重量重新落于电动机上轴承之上。虽然由于橡胶升高密封垫具有良好的密封特性，但存在易变形的缺点，所以检修时将原来的橡胶垫更换为石棉垫，主要是为了保证升高垫不发生因析出油脂的腐蚀而变形。
　　3.2　处理效果
　　检修工作完成后，各项调试、试验均合格，启动电动机进行空载试运。试运1h后，测量电动机非驱动端振动值为0.069mm，下轴承温度为43℃。但电动机负载运行72h后，振动值又有增长趋势，非驱动端振动逐渐由0.069mm增长至0.12mm，随即停机进行检查。检查时发现由于电动机转子本身质量较大，导致石棉垫被压变形，厚度由原来的2.0mm压至1.5mm，且电动机驱动端轴承小油盖螺栓有松动现象，由此可以判断转子又出现了下沉情况。检修人员随即对非驱动端轴承盖止口升高密封垫重新进行了增高处理，厚度增加至设计值2.0mm。处理完后再次启动试运，电动机振动和轴承温度均恢复正常，振动值降至0.065mm，且一直保持稳定，再未发生异常现象。
　　问题解决后，对其余3台凝结水泵电动机也逐一进行了检查，发现均存在同样的问题，且驱动端轴承室都有不同程度的磨损情况。按照上述方法，对另外3台电动机逐一进行了处理，处理完毕后运行状况良好。
　　4　结语
　　凝结水泵电动机的正常运行与否关系到整个凝结水系统能否可靠运行，甚至会影响整个机组的安全稳定运行，应及早进行处理。电动机本体装配不当会导致电动机磁力中心偏移，在偏磁力的作用下易引起电动机的振动超标。现场在处理电动机振动故障时，轴承室止口升高密封垫变形因素往往被忽视，但该问题很容易导致电动机前端盖轴承室发生严重磨损。很多电动机生产厂家为了节约成本，在电动机出厂时都装配使用了橡胶材质的止口升高密封垫，导致类似事故的根本原因就在于这种橡胶材质升高密封垫的刚性不够，易变形、腐蚀。此类故障往往是因电动机零部件选用不当造成的，零件选取时没考虑能否保证电动机长周期地安全稳定运行。建议今后同类型电动机生产厂家在设计止口升高密封垫时，充分重视设备的可靠性，Z好选用带钢骨架的丁腈橡胶止口升高密封垫，既保证装配尺寸符合要求，又保证轴承析出油脂的密封。
　　另外，建议电厂运行维护人员加强设备的巡视、保养及检查工作，定期对电动机振动趋势进行分析，对存在问题的电动机进行重点监督并及时处理，以提高机组运行的经济性与稳定性。
　　参考文献：
　　[1]湘潭电动机股份有限公司.三相异步立式电动机说明书[M].湘潭：湘潭电动机股份有限公司，2006：2-8.
　　[2]乔长君，姜洪文.电机修理技术[M].北京：化学工业出版社，2003：146-150.
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　　[4]赵家礼，李振标.实用电动机修理问答精选[M].北京：知识产权出版社，1999：244-246，297-298.
　　[5]内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司.2×600MW机组电气一次检修规程[M].呼和浩特：内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司，2011：171-182.