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电机轴电流的原因及防治

2020-03-11
李红霞
(焦作坚固水泥)
  一、轴电压的形成
  是指电机轴两端之间或者转轴与轴承座之间所产生的电压。产生轴电压的主要原因是由于环绕电机轴的磁路不平衡所引起,这个不平衡的磁通切割转轴,就在轴的两端感应出轴电压。
  造成磁路不平衡的因素很多,如转子运转不同心、定子铁心扇型冲片叠装接缝不对称、硅钢片磁导取向不同造成磁导率不同、铁心槽和通风孔的存在致使磁路不平衡以及轴承中具有绝缘性能的油膜引起的静电充电等。
  二、轴电流的形成与危害
  轴电流形成的条件:一是有轴电压,二是构成回路。设计和运行条件正常的电机,转轴两端电压仅有很小的差值,且由于油膜或轴承绝缘的处理,不足以产生危害。
  若是某一环节出现了问题,轴电压超过了限值,就可能击穿原来的绝缘,在转轴、轴承内圈、轴承外圈、轴承室构成回路,于是转轴轴承位和轴承内圈的表面会因电弧放电产生小而深的圆形蚀点或条状电弧伤痕,严重时足以把轴颈和轴瓦烧坏。
  三、轴电流防治措施
  针对轴电流产生的原理,一般有如下措施加以解决:
  1、导流:在轴伸端安装接地碳刷,使接地碳刷可靠接地,并且与转轴可靠接触,保证转轴电位为零电位,随时将电机轴上的静电荷引向大地,以此消除轴电流。此种措施一般在发电机上运用较多,在大型交流电动机上也偶有运用。
  2、阻断:轴电流形成的重要条件之一就是构成回路。在非轴伸端的轴承座和轴承之间加装绝缘垫或采用绝缘轴承,切断轴电流的回路,是多数电机生产商采用的措施。
  四、国家标准对轴电压、电流在电机制造及应用中的表述
  电机在设计之初已经将轴电压的防治作为一项重要工作,相关的一些标准也有所体现,如:
  1、《GB-T 13957-2008 大型三相异步电动机基本系列技术条件》中指出“4.22电动机应具有可靠的防止轴电流措施。”
  2、《GB 50150-2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准》中,对发电机、交流电动机的试验项目中就规定“测量电动机轴承的绝缘电阻”应“采用1000V兆欧表测量,绝缘电阻值不应低于0.5MΩ。”
  3、《GB-T 1032-2012三相异步电动机试验方法》新增了轴电压、轴电流的测定方法。
  4、《GB/T 20161-2008变频器供电的笼型感应电动机应用导则》中第10节上表述“当轴电压超过约500mV(峰值),有可能在前述环路中产生环流,在相对短的时间内损害轴承,绝缘一个轴承,最好是非轴伸端轴承,就足以避免……产生环路电流”。
  以上等等。这些标准在一定程度上对轴电压、轴电流的防治起到了根本性的作用。
  五、实际应用情况
  虽然在设计上,轴电压、轴电流已经有了有效的控制,但实际应用中,由于制造缺陷、检修缺陷、或其它情况,因轴电压造成电机损害的事故仍然存在。
  案例1:某大型电厂一台YKK500-4/6KV/800KW的电机,因电机出厂时,其轴承绝缘未作处理,造成运行后,轴承发热严重,几天后,因忽略了轴电流,直接更换轴承,开机后数小时内轴承升温迅速,造成停机。后查明问题并对一端轴承进行绝缘处,恢复正常使用。
  案例2:某厂的两台YKK560-4/1250KW型高压电动机,随机组投产半年后,电动机轴承均开始发出异常响声,但振动未发现异常,通过轴承补油,异响会消失一段时间。但到后期,轴承异响加剧,同时振动也加剧,解体检查发现电机后轴承内圈及滚珠均有不同程度磨损。经抢修更换轴承三至四个月后,再次发生同样问题。后分析判断,应是电机轴电流烧伤轴承引起的,经现场测量,电机转轴有2V轴电压。后经对驱动端轴承与端盖进行绝缘处理,问题解决。
  案例3:某水泥厂YKKVF6304-6,1400KW/10KV高压变频电机。在运行中发现轴承温度过高,经分析是轴电流引起。处理措施是将电机前端引接地碳刷,后端轴承与盖加绝缘,电机运行正常。
  案例4:某水厂使用型号为YPT800-8/2000KW/10kV高压变频电机。在运行中1)润滑油使用1个月已烧焦;2)电机轴承使用寿命不到一个季度。最初由于变频电机已做轴承后端盖绝缘,所以怀疑是润滑脂与轴承的原因,但更换后故障现象没有消除。后检测后端轴承的绝缘电阻少于0.5MΩ,经分析,发现电机端盖采用了热胀冷缩装配方法,绝缘物料与金属物质间的热胀冷缩系数不同,导致绝缘层出现了空隙,导电杂质渗进空隙,导致绝缘下降。将绝缘重作处理后,电机运行正常。
  从以上案例来看,新投入运行的大、中型电机,必须高度重视轴电流的问题,发现轴承异常发热,应及时分析处理,对有一端绝缘的,必须按标准采用1000V摇表测其轴承绝缘电阻,保证大于0.5MΩ。
  由于笔者水平有限,文中不妥之处还望批评指正。
(来源:智慧水泥)
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