电机应用技术 电机应用技术 制氢空分氧A泵电机轴承烧毁分析 (1).docx

制氢氧A泵电机负荷端轴承烧毁原因分析 一、轴承损坏经过 制氢空分氧A泵电机型号：DOR355L2-2-044 ；电机额定功率：315KW。2016年3月1日上午9点30分，制氢空分装置氧泵倒泵，将液氧A泵3021.68A由低转速1084r/min提高到高速3106r/min。提速后这台电机的负荷端轴承温度就在一直上升，10点23分制氢DCS中控显示液氧A泵负荷端轴承温度达到70℃，之后4分钟这台电机负荷端轴承温度上升速度加快。10点27分液氧A泵负荷端轴承温度瞬间达到175℃，超过120度的温度保护动作值，连锁保护动作氧A泵停车（如图1红线所示）。 图1 制氢氧A泵负荷端轴承温度变化趋势 检修人员随即赶到现场检查，拆下反负荷端风叶罩发现电机已经无法盘车。判断电机负荷端轴承发生故障，随即安排电机拆除送修。 二、轴承损坏原因及分析 制氢氧A泵电机曾于2015年6月制氢大修期间送金星中修更换轴承。回装后由于工艺及设备原因该电机基本处于低速带载运行状态，经工艺初步统计氧A泵电机修理后累计高速运行时间不超过2小时。 经对金星公司编制《制氢空分氧A泵电机修理方案》和林德公司《“DOR-044”系列Cryostar低温立式泵用低电压鼠笼式电机的操作与维修说明》的仔细分析，以及与金星公司相关修理负责人技术交流的基础上重建了整个修理过程，并综合损坏电机现场拆检情况，得出以下结论：金星公司在2015年6月份修理制氢空分氧A泵电机修理施工中，在电机组装过程中没有按照电机说明书要求的50Nm扭矩对负荷端两只背对背安装的角接触轴承进行预紧，预紧量明显过大。氧A泵电机启动高速后在向上的轴向力作用下使轴承中的接触应力和摩擦阻力大大增大，最终导致轴承烧毁。具体原因分析如下： 电机拆检显示损坏轴承受到破坏性的向上轴向力 氧A泵电机立式安装。如图1所示，负荷端采用成对配置背对背安装的两只角接触球轴承（德国IBC 7222ETP2HDUL）。用于同时承受径向载荷与轴向载荷；采用背对背安装方式，可承受作用于两个方向上的轴向载荷，即靠近泵的B轴承承担向上轴向力，A轴承承担向下轴向力。同时，背对背安装的轴承提供刚性相对较高，而且可承受倾覆力矩。 图1 制氢氧A泵负荷端轴承背对背安装方式 经与工艺及设备专业确认，氧A泵电机高速运行时需承受较大的向上的轴向力，也就是说氧A泵电机高运行速时负荷端B轴承受力。从图2轴承损坏现场照片情况看，电机负荷端靠近泵的B轴承保持架散架弹道磨损未抱轴，而里侧A轴承完好。事故发生时工艺条件没有发生任何波动，属于正常负荷。在正常负荷下产生轴向力为何会对轴承造成损伤是本次事故分析的重点。 图2 制氢氧A泵电机负荷端B轴承损坏情况 （2）金星公司未按标准对负荷端轴承进行预紧 如前所述，制氢氧A泵电机负荷端采用2只角接触轴承，角接触轴承安装后，需要加一定的预紧力以提高其刚度和改善动力学特性。所谓预紧，是指在安装时，使轴承内部滚动体与内外环间的间隙消除，形成一定的初始压力和弹性变形，以减小工作负荷下轴承的实际变形量，从而改善支承刚度，提高旋转精度的一种措施。预紧即是在轴承承受工作负荷之前对其施加的一个预加力或称预加负荷。这个预加负荷不但提高了主轴结构的工作性能，而且可以延长轴承的使用寿命。因而，可以说角接触球轴承使用时的预紧，是一项不可缺少的工作，它直接决定着轴承安装部件的回转精度。根据有关资料，轴承预加负荷与轴承使用寿命的关系如图3所示。 图3 　轴承预加负荷与寿命系数曲线图 当轴承自身的装配间隙大于0.004 mm 时，则轴承的寿命会发生显著的下降。同样，当轴承的装配过盈过大，也会使其寿命降低。通俗地说，对轴承进行预紧的过程，就是使轴承由存在间隙到生成过盈的过程。轴承预加负荷量的大小一定要选择适当。预紧量过小将达不到预紧的目的，预紧量过大又会使轴承中的接触应力和摩擦阻力增大，从而导致轴承寿命的降低。如运转速度高，宜选用小的预加负荷量；运转速度低，宜选用较大的预加负荷量。需要注意的是预加负荷量稍大于工作载荷为最理想。通常由工作时实际承受的载荷量稍作加大后作为预加负荷量写入设备的技术文件（如说明书、部件装配图）中。图4为用户提供给金星公司电子版氧A泵电机维护手册中文译本中，关于电机负荷端轴承预紧量的说明。 图4 氧A泵电机维护手册中文译本中关于电机负荷端轴承预紧量的说明 金星公司对角接触轴承电机修理缺乏相关经验（经了解金星公司在其它单位修理同类型电机时也多次发生类似事故），对角接触轴承预紧工作的重要性认识不清准备不足。未能对用户提供电机维护手册中关于轴承预紧的内容进行仔细分析，产生理解错误。 如图5所示，制氢氧A泵电机通过调整锁母松紧来对负荷端轴承进行预紧。金星公司在实际修理过程中是根据测量电机轴端面到锁母原始距离（130.5mm）来定位锁母位置。而根