1、1高压电机消除轴电流故障的研究与应用摘 要：通过对银山型钢炼铁厂 3#高炉引风 1250KW 电机现场消除轴电流危害技术改造，阐述了轴电压的产生、轴电流的危害及防范措施。 关键词：轴电流；轴电压；轴承；烧蚀；端盖；碳刷；定位；调试；消除 1、概述 1.1 银山型钢 3#高炉引风机 1250KW 高压电机。非负荷侧连续出现轴承温升高过热现象。经拆卸检查，轴承工作面有放电烧蚀故障。更换两套 NU2234 轴承均出现同样故障。电机无法正常运转，严重危害高炉生产。1.2 通过分析，排除机械故障、异物进入、轴承质量等原因。该故障为轴电流作用造成轴承过热。原因是电机制造缺陷，电机制造过程中未加装防轴电流装
2、置，导致轴电流烧蚀轴承，轴承工作面恶化，温度升高，轴承报废。 1.3 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。2、轴电压的产生 22.1 交流电动机在正弦交变的电压下运行，其转子处在正弦交变的磁场中。由于电动机定转子扇形冲片，硅钢片等叠装原因再加上局部锈蚀等的存在，在磁路中造成不平衡的磁阻。当电动机的定子铁芯圆周方向上的磁阻发生不平衡时，便产生与轴相交链的交变磁通，从而产生交变电势，当电动机转
3、动时由于各磁极的磁通发生了变化，就在轴的两端感应出轴电压，产生与轴相交链的磁通。随着磁极的旋转与轴相交链的磁通交替变化，这种轴电压是沿轴向而产生的。其产生原因一般有以下几种： 2.1.1 磁不平衡产生轴电压。电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。 2.1.2 逆变供电产生轴电压。电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 2.1.3 静电感应产生轴
4、电压。在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴电压。 2.1.4 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 2.1.5 其他原因。如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间3形成通路，就产生轴电流。 2.2 轴电流的产生和危害。大型高压电机在运行中，或多或少都会产生轴电压，无法避免。转子轴电压一旦形成闭合回路就产生了轴电流。正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，这层润滑
5、油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。如果电压达到一定值（20V 以上）时，就会击穿油膜，使轴、轴承和端盖形成通路，轴电流将从轴承和转轴金属接触点通过，由于接触点小所以电流密度大，瞬间产生高温时，使轴承工作面局部烧熔，随着工作面不断烧损，润滑油脂无法形成完整的油膜，轴承工作面得不到有效润滑，轴承温度快速升高。达到一定温度后，油脂融化流出，轴承在很短时间内就会烧坏、抱死。如果发现不及时，可能造成扫膛，定子短路放炮，导致电机报废的恶性设备事故。可见轴电流的存在对电机轴承的使用寿命具有极大的破坏性，是影响电机正常运行的重大设备隐患。 2.3 防止轴电流危害的方法 2.3.1 防范轴电流的有效措施有
6、两个：阻断轴电流通路，使轴电压无法形成闭合回路； 2.3.2 改变轴电流路径，将轴电流引入接地装置，使轴电压保持零电位。 2.3.3 电机制造厂使用第一种方法防止轴电流危害。在电机制造过程中，轴承室与端盖间加装绝缘装置，使电机转子与电机外壳完全绝缘切断轴电流回路。这种方法，工艺复杂，制作工期长，成本高。不适合现场抢修。高炉引风机为两台电机交替备用，一但运行电机出现故障，备4用电机无法立即投入运行，将会造成高炉休风停产。 2.3.4 经过现场测量分析，决定采取第二（下转第 88 页） （上接第84 页）种方法，在电机非负荷侧（非轴伸端）内端盖加装接地碳刷，改变轴电流路径，保证转轴电位为零，以消除
7、轴电流对轴承伤害。 2.4 改造实施 2.4.1 测量定位。由于轴承内端盖空间有限，经过反复测量计算，确定了安装位置，碳刷尺寸。经过测量对比，确定了钻孔位置。 2.4.2 研磨碳刷。选用 D104 硬度低，润滑性和导电性能好的电化石墨电刷。用 0 号砂纸在轴安装碳刷处精心研磨，使碳刷弧度与轴完全吻合，接触良好。 2.4.3 刷握安装。刷握要在端盖上固定牢固，防止松动。碳刷在刷握内活动自如不能卡住，压力调整为 0.150.20（KN/cm2） 。 2.4.4 安装调试。根据工艺规程对电机精心装配调试。 2.5 此台电机我们用了一个工作日完成了工艺改造、电机装配和运行调试，经过 5 个月的连续运行
8、，轴承温升一直保持在 30以下。消除了轴电流对电机造成的危害，改造效果显著。 3、结束语 此次技术公关，采取了上述措施，使电机的运行状态更加稳定，解决了影响电机运行的轴电流故障问题。与电机制造过程中加装绝缘装置阻断轴电流通路的方法相比较，具有施工快、工艺简单、易于操作等优点。比较适合现场急需恢复生产的紧急抢修。经过一个运行周期（一年以上）的跟踪验证，由于选位正确，安装得当，使用了硬度低，润滑性5和导电性能好的电化石墨电刷，其机械摩擦损耗很小。轴承工作面未再发现轴电流烧蚀痕迹。彻底消除了轴电流危害，此次技术改造完全能保证电机长期稳定运行。 参考文献： 1赵家礼电机维修手册机械工业出版社. 2谢明琛、张广溢电机学重庆大学出版社. 3赵家礼新编电机故障维修手册机械工业出版社.
