分析高速電機(jī)抱軸的原因,提出正確的解決方法,取得良好效果。
問題背景
化工集團(tuán)醋酸分公司隸屬于中石油大慶油田有限責(zé)任公司,成立于2006年12月,現(xiàn)有在冊(cè)職工412人,固定資產(chǎn)15.02億元。主要以甲醇、一氧化碳為原料,采用低壓液相羰基合成工藝,生產(chǎn)20萬(wàn)噸/年優(yōu)質(zhì)醋酸。共有設(shè)備608臺(tái),動(dòng)設(shè)備就有220臺(tái),其中兩極高速電機(jī)占75%以上,主要分布于裝置的各關(guān)鍵工序,自2007年開工投產(chǎn)以來(lái),兩極高速電機(jī)故障頻出。其中尤其以位于造氣車間脫硫脫碳工序的貧液泵P1504電機(jī)最為典型(2臺(tái)國(guó)產(chǎn)YB450S3-2型防爆高壓電機(jī),功率400kW,電壓6000V,轉(zhuǎn)速2985r/min),先后兩次發(fā)生抱軸事故,嚴(yán)重制約和影響裝置的安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。
問題分析
緊急停機(jī)后發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)盤不動(dòng)車,電機(jī)軸已抱死。引起電機(jī)抱軸事故的原因很多,主要分為內(nèi)部原因和外部原因。電機(jī)的內(nèi)部原因有:軸承質(zhì)量不好;潤(rùn)滑脂質(zhì)量不好;潤(rùn)滑脂加入量不合適;檢修工藝不當(dāng);電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)超標(biāo);轉(zhuǎn)子上有軸電壓。電機(jī)外部原因主要有:非戶外型電機(jī)戶外安裝或用水沖洗電機(jī);電機(jī)安裝基礎(chǔ)不牢固;電機(jī)周圍環(huán)境溫度過(guò)高。經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn),軸承潤(rùn)滑脂燒盡,軸承保持架損壞變形,滾子和滑道過(guò)熱發(fā)藍(lán),軸承座防爆曲路與軸結(jié)合處燒結(jié)抱死。經(jīng)分析問題出在以下兩方面:
2.1.該電機(jī)軸承選用SKF鋼制保持架,相對(duì)于黃銅保持架,其極限轉(zhuǎn)速有所降低,在同等運(yùn)行條件下更容易失效損壞。
據(jù)軸承有關(guān)資料表明,一般情況下,在同種保持架,同種潤(rùn)滑條件下,隨著軸承型號(hào)的增大,其極限轉(zhuǎn)速相應(yīng)減小。對(duì)于極限轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速接近的軸承,最好不用。2P高壓電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為2970~2990r/min,因受兩極高壓電機(jī)軸伸直徑的限制與潤(rùn)滑條件,軸承只能在NU216—219(柱)與6216~6219、6316~6318(球)中選取。對(duì)于6216~6219、6316~6319球軸承,各種保持架的軸承都有較高的極限轉(zhuǎn)速(≥3400r/min);而NU216、NU217柱軸承,各種保持架也都有較高的極限轉(zhuǎn)速,可以任意選擇;而NU218~NU219情況卻不同,例如NSK軸承以黃銅保持架作為標(biāo)準(zhǔn)保持架(后綴M),NU218M、NU219M分別為4000r/min與3800r/min,而鋼保持架(無(wú)后綴或后綴為w)軸承,NU218(W)、NU219(w)分別對(duì)應(yīng)為3200r/min和3040r/min;SKF較少供應(yīng)黃銅保持架軸承,其鋼保持架軸承因設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)提高了承載力,故SKF軸承與NSK同型號(hào)軸承相比,其極限轉(zhuǎn)速便有所降低。因此對(duì)SKF鋼保持架的NU218、NU219軸承,對(duì)兩極高壓電機(jī)不宜選擇。
2.2.該電機(jī)選用的是國(guó)產(chǎn)3號(hào)鋰基脂,在品質(zhì)和數(shù)量上可能存在問題。有關(guān)資料表明,同等工況下,進(jìn)口美孚潤(rùn)滑脂冷卻潤(rùn)滑作用明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)潤(rùn)滑脂。
電機(jī)在建立油膜運(yùn)行一段時(shí)間后,潤(rùn)滑油粘度會(huì)下降,再加上負(fù)載或配合的不良影響,軸承磨損加劇。軸承的磨損又加速了配合面的磨損,形成惡性循環(huán),很快造成軸承失效。兩極高壓電機(jī)規(guī)定,每運(yùn)行2000h應(yīng)加潤(rùn)滑脂10~20g,注入新潤(rùn)滑脂后,軸承建立新的油膜,從而延長(zhǎng)軸承的使用壽命。規(guī)程規(guī)定高壓電機(jī)因軸承較大,應(yīng)使用粘度較大的3號(hào)潤(rùn)滑脂,不同牌號(hào)的潤(rùn)滑脂不能混用。
2.3.軸承配合狀況不佳
軸承配合的狀態(tài)是否正確,也直接影響到軸承的溫度、振動(dòng)、竄動(dòng),從而影響軸承的壽命。各個(gè)不同廠家、不同機(jī)型有可能采用不同的配合制度,再加上加工的誤差,因此不同的電機(jī)其軸頸和軸承室的極限公差就不一樣。在檢修電機(jī)時(shí),應(yīng)該檢查電機(jī)軸頸和軸承室的實(shí)際尺寸,從而為選用合適的軸承提供依據(jù)。針對(duì)不同的配合,要選取不同游隙組的軸承,而并非是有些人認(rèn)為選用C3游隙組的軸承最好。如軸承內(nèi)外圓為m5/Js6配合的情形,采用普通游隙軸承,軸承溫度大部分偏高,此時(shí)采用c3游隙組軸承溫度可以得到控制;對(duì)于m5/H7配合的情形,采用普通游隙組軸承,軸承溫度多能得到有效控制;對(duì)于采用較多的k6/H7的配合,當(dāng)軸加工走下差時(shí),若軸承內(nèi)徑走上差或接近上差,極有可能出現(xiàn)跑內(nèi)圈的情形,此時(shí)對(duì)于定位球軸承,無(wú)論普通游隙還是c3游隙都不利于竄軸的控制,而用過(guò)松的配合對(duì) 軸承溫度降低也沒好處。
解決措施
3.1.將該電機(jī)使用鋼制保持架軸承更換為帶銅保持架軸承。并對(duì)在用鋼制保持架軸承的電機(jī),加強(qiáng)巡檢和維護(hù)管理,逐步更換成銅制保持架軸承。
3.2.將該電機(jī)所用的國(guó)產(chǎn)三號(hào)鋰基脂更換為進(jìn)口美孚潤(rùn)滑脂。
3.3.加強(qiáng)設(shè)備備件物資采購(gòu)環(huán)節(jié)的審查關(guān),并嚴(yán)把進(jìn)廠質(zhì)量關(guān),堅(jiān)決杜絕不符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備物資進(jìn)廠。
3.4.嚴(yán)格執(zhí)行電機(jī)加油制度,運(yùn)行1個(gè)月加油1次,并將原來(lái)由操作人員進(jìn)行設(shè)備潤(rùn)滑的管理模式改為由設(shè)備技術(shù)員負(fù)責(zé)對(duì)主要設(shè)備加注潤(rùn)滑脂。
3.5.提升裝備技術(shù)水平,在電氣專業(yè)人員配備測(cè)溫儀測(cè)振儀的基礎(chǔ)上,重要崗位也配備測(cè)溫測(cè)振儀,做好事故的早預(yù)防早發(fā)現(xiàn)。
3.6.加強(qiáng)此類電機(jī)的巡檢頻次,由原來(lái)的每?jī)尚r(shí)一次改為每小時(shí)一次,并進(jìn)行溫度、振動(dòng)數(shù)據(jù)采集。
啟示經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
經(jīng)過(guò)以上6項(xiàng)措施的實(shí)施,該電機(jī)在以后的運(yùn)行中在未發(fā)生過(guò)抱軸事故,同時(shí)我們吸取教訓(xùn),總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在裝置停車和檢修期間,對(duì)存在類似問題其它高速電機(jī)按照此五項(xiàng)措施逐步進(jìn)行了整改,目前分公司所有高速電機(jī)工況良好,全部處于完好備用狀態(tài)。
造成電機(jī)“抱軸”故障的原因是多方面的。解決“抱軸”問題,需要從電機(jī)結(jié)構(gòu)、工藝方面、加工手段及使用維護(hù)等方面入手改進(jìn)解決。另外,采用科學(xué)的手段,推廣應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、開展電機(jī)軸承運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。做到及時(shí)發(fā)現(xiàn),及時(shí)檢查,及時(shí)處理,從而減少電機(jī)“抱軸”的故障率。