高压防爆电机滚动轴承的使用与维护

　　0 引言

　　或滚动轴承装置是高压防爆电机的关键部件，是电机转子系统的支撑点。滚动轴承的损坏是造成高压防爆电机不能正常使用的重要原因。据我公司售后服务反馈的高压防爆电机故障分析统计，60％以上的故障是防爆电机滚动轴承的损坏，主要有：电机抱轴、轴承温度高、轴承寿命短、更换频繁、轴承响声异常、保持架磨损、轴承电蚀、振动大等。

　　造成高压防爆电机滚动轴承不能正常使用的主要原因有：轴承设计选型不合适；轴承装置结构设计不合理；运输使用过程中的维护保养不当。因此，结合我们在日常工作中的经验体会，谈谈滚动轴承使用选型的依据、轴承装置结构设计的特点以及高压防爆电机滚动轴承在使用中应注意的事项，以减少滚动轴承的损坏，提高高压防爆电机使用的可靠性。

　　1 选型

　　要做好高压防爆电机滚动轴承的选型，首先要了解防爆电机现场使用工况，主要包括电机所驱动的负载(泵、风机、压缩机等)、工作制、是否频繁启动、载荷是否波动等；其次在充分分析现场工况的基础上，选定滚动轴承的类型，并确定前后轴承的配置；最后根据轴承寿命计算确定选用滚动轴承的大小。

　　在高压防爆电机中使用的主要有：深沟球轴承、角接触球轴承、四点接触球轴承、圆柱滚子轴承，各种轴承的使用特点和性能参数可参考轴承制造商的选型样本。

　　高压防爆电机中常用的轴承配置有：三轴承结构和两轴承结构，两轴承结构中有“一球一柱”和“两球”配置；三轴承结构中前轴承为柱轴承+球轴承或柱轴承+四点接触球轴承，后轴承为柱轴承。

　　滚动轴承的寿命计算可依据标准ISO 281—1990的计算公式：

　　L10h=(106/60N)X(C/P)F (1)

　　式中L10h——基本额定寿命(90％可靠性)，h

　　C——基本额定动负荷，kN

　　P——当量动负荷，kN

　　N——转速，r/min

　　F——寿命公式中的指数，球轴承为3；滚子轴承为10/3

　　高压防爆电机滚动轴承的计算寿命一般不低于4000h。但并不是计算寿命越大越好，因为计算寿命取值过大，导致轴承选型太大，满足不了滚动轴承的最小负荷要求，在运行中形成滚动体的有害滑动，导致轴承过早的损坏。因此，滚动轴承的计算寿命控制在适当的范围即可。滚动轴承选型中应注意的滚动轴承的工作转速，轴承制造商的选型样本中均提供了不同型号规格的轴承允许使用的工作转速。超过轴承允许使用的工作转速，会导致滚动轴承寿命的急剧降低。为了使轴承良好的运行，选择滚动轴承的径向游隙十分重要。一般的准则，球轴承的工作游隙应为零，或者有轻微的预紧。在实际应用中，建议选用大游隙的C3组，选用大游隙的滚动轴承，虽然轴承噪声大一些，但有利于降低滚动轴承的运行温度，提高轴承的使用寿命。

　　2 设计特点

　　防爆电机装置主要由滚动轴承、轴承内盖、轴承外盖、甩油环、注油装置及排油装置、轴承座、测温元件等构成。防爆电机的类型不同，轴承装置的结构形式相差很大，增安型与正压通风型的与普通电机结构相差不大，只要达到IP44以上防护等级即可。隔爆型电机的滚动轴承装置形成电机内外的主要隔爆面，轴承内盖与电机轴配合的旋转密封部位是主要的隔爆面，有关的尺寸要求应符合CB 3836．2—2000爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型“d”。由于隔爆型电机的隔爆间隙均比较小，容易与轴相擦，导致电机抱轴，因此与普通电机相比，隔爆型电机零件的加工精度高，尺寸公差控制严，轴承装置的注油管道要顺畅无阻滞，排油结构应确保排油通畅，也可设计成开启式。

　　3 工作温度

　　通常，轴承的温度随着运转的开始而慢慢上升，1－2h后达到稳定的工作状态。如果轴承发生故障，则轴承温度会急剧上升，出现异常高温，这时必须停止运转，采取必要的防范措施。滚动轴承的工作温度不得超过95℃，报警温度为90℃，停机温度为95℃，轴承的工作温度不应超过相关防爆标准所规定的极限温度。通常每个轴承设有测温元件(Pt100)，将其引线引入测温接线盒内，提供远传温度信号或进行温度显示，轴承测温点的位置距离轴承外圈不超过10mm。

　　4 润滑方式及润滑剂

　　轴承润滑的目的是要在构成轴承的滚道轮、滚动体及保持架相互接触的部分形成一层油膜，以防止各面直接接触，具有减少摩擦及磨损、延长疲劳寿命、排出摩擦热、防止异物侵入、防止生锈与腐蚀的作用。

　　润滑的方式有两种，即脂润滑和油润滑。高压防爆电机滚动轴承的润滑方式绝大部分为脂润滑，但有少数稀油润滑，高压防爆电机的润滑方式通常标注在电机的注油牌上，应注意按注油牌的内容加注润滑脂或润滑油。

　　对于稀油润滑的滚动轴承，经常使用的润滑油为：汽轮机油L—TSA460但粘度为ISO VG46的其他品种的润滑油也可使用，使用时应经常注意油标的油位显示，如果油位低于油标的中心线，应立即补充润滑油。

　　关于润滑脂的选用，我们提供如下建议：

　　(1)各种润滑脂主要由基础油、增稠剂、添加剂组成，同一个种类的润滑脂，牌号不同性能相差很大，因此，原则上牌号不同的润滑脂不能混合使用，以避免润滑脂性能的降低。

　　(2)选用润滑脂时，应考虑轴承的工作温度、工作速度、轴承的种类与大小、负荷状况、外部环境，详情请咨询润滑脂的供应商或电机制造商。

　　5 维护与保养

　　储存期超过半年或停机超过2个月后再次使用的防爆电机，应检查轴承装置的状况。如有严重污染、无油、油干、零件锈蚀等状况时，需将防爆电机的轴承装置进行解体，彻底清洗轴承及与轴承相关的部件(注油管、轴承内盖、轴承外盖、挡油环、排油盒等)，然后重新加注润滑脂。加注时，滚动轴承内部应加满润滑脂，轴承内盖与轴承外盖所形成的空腔的填脂量为整个空腔的1/3－1/2。

　　润滑脂经过一段时间使用以后，特性会变差，润滑功能会降低，因此要适时补充润滑脂。润滑脂补充的时间间隔与补充数量打在防爆电机的注油牌上，应按照注油牌数据及时补充润滑脂，才能保证滚动轴承的可靠运行。

　　注油牌上的加油周期及数量适用于轴承70℃及以下工作状态，但当轴承温度超过70℃时，轴承温度每上升15℃，润滑脂的补充间隔时间减少一半。

　　在设备定期检修时，为了防爆电机在下一检修周期内的可靠运行，应拆检轴承装置，必要时更换轴承。

　　6 安装与拆检的注意事项

　　在轴承的拆装中应注意以下内容：

　　(1)在拆装的过程中应注意保护电机的隔爆面，避免磕碰及划伤，防爆电机滚动轴承装置的检修应符合标准GB 3836．13－1997爆炸性气体环境用电气设备 第13部分：爆炸性气体环境用电气设备的检修的相关要求。

　　(2)保持轴承及周围清洁，使灰尘不至于侵入轴承。

　　(3)小心谨慎地使用轴承，在使用中给予轴承强烈的冲击，会产生伤痕与压痕，成为事故的原因。所以，应使用恰当的操作工具。

　　(4)要注意轴承的锈蚀，手上的汗会成为轴承生锈的原因。

　　(5)如果拆下的轴承要重新使用或安装轴承时，拆装轴承的作用力要作用在滚动轴承的内圈上，绝对不能作用在轴承的其他部位。

　　(6)热装滚动轴承时，在加热的任何点，温度均不能高于120℃，避免造成滚动轴承的变形和再次退火。

　　(7)安装滚动轴承时，确保标示轴承型号的一边朝外，轴承的型号均打在轴承内圈或外圈的端面。

　　(8)清洗滚动轴承时，应分两次清洗。粗洗时，用刷子或无绒布蘸清渍油或汽油清洗，清洗时不应转动轴承；清洗时，将轴承放人干净的油池内，边转动轴承边清洗。

　　7 运转检查与故障处理

　　运转中的检查项目有轴承滚动声、振动、温度、润滑状态等，如有异常状态，按表1处理。

　　表1

　　异常运转状态及其原因和对策

　　动转状态

　　推断原因

　　对策

　　嗓音

　　强金属音

　　异常载荷

　　配合的修正，研究轴承游隙，轴承室凸缘位置的修正

　　组装不良

　　轴、轴承室加工精度、安装精度、安装方法的改进

　　润滑剂不足、不合适

　　补充润滑剂，选择合适的润滑剂

　　旋转件的接触

　　改进密封装置

　　不规则音

　　异物引起滚道面上的压痕、生锈、伤痕

　　更换轴承，清洗各种零部件，密封装置的改善，使用洁净润滑剂

　　布氏压痕

　　更换轴承，使用时注意

　　滚道面的剥离

　　更换轴承

　　不规则音

　　游掠过大

　　注意配合及轴承游隙

　　异物侵入

　　更换轴承，清洗各种零部件，密封装置的改善

　　攘珠有伤痕、剥寓

　　更换轴承

　　异常沮升

　　润滑剂过多

　　适当减少润滑剂，选择稍稠些

　　的润滑脂

　　润滑剂不足、不合适

　　补充润滑剂，选择合适的润滑剂

　　异常载荷

　　配合的修正，研究轴承游隙，轴承室凸缘位置的修正

　　组装不良

　　轴、轴承室加工精度、安装精度、安装方法的改进

　　配合面蠕变，密封

　　装置摩擦过大

　　更换轴承，配合的讨论，轴套的修正，密封形式的改进

　　振动大

　　布氏压痕

　　更换轴承，使用时注意

　　剥离

　　更换轴承

　　组装不良

　　轴、轴承室加工精度、安装精度、安装方法的改进

　　异物侵入

　　更换轴承，清洗各种零部件，密封装置的改善

　　润滑剂泄漏变色

　　润滑剂过多，异物侵入，产生磨损粉末侵入等

　　润滑剂适量，研究更换润滑剂，研究更换轴承，对轴承室清洗

　　判断轴承可否再次使用，要考虑轴承损伤的程度、机械性能、重要性、运转条件及检查周期等。如有下列缺陷，轴承不能使用。

　　(1)内外环、滚动体、保持架中有裂纹和出现碎片；

　　(2)内外环、滚动体中有剥离的；

　　(3)滚道面、挡边、滚动体有显著卡伤；

　　(4)保持架的磨损显著或铆钉松动；

　　(5)滚道面、滚动体有生锈和伤痕；

　　(6)滚道面、滚动体有显著的压痕和打痕；

　　(7)内环内径面或外环外径面有蠕变；

　　(8)过热变色厉害。

　　8 滚动是否异常的判断

　　由于滚动轴承是旋转部件，在运转过程中，不可避免要发出各种声音，在检查轴承的滚动声时，应据滚动声的大小及音质进行辨别，以区分正常声音与异常声音。但轴承声响的判断，国内外尚无定量的标准，据我们的经验认为：在整机噪声合格、振动合格、轴承温度合格的前提下，轴承声响连续、无间歇杂音；运行平稳、无起伏；声响均匀无尖叫，这些情况下的轴承响声并不影响轴承的使用，是正常的滚动声，高压防爆电机可正常使用。