西门子6400kW电机轴瓦温度高的原因探索

泰钢科技ＳＨＵＩＧＡＮＧ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　第１３８期　西门子６４００ｋＷ电机轴瓦温度高的原因探索　谢智玲张文峰昊盛　（首钢水钢轧钢厂贵州六盘水５５３０２８）　摘　要：本文针对轧钢厂一高线西门子６４００ｋＷ同步电机轴瓦温度高进行原因查找，探索解决　问题的方法。根据电机轴瓦温度高的原因，制定和实施了相应的对策，使电机性能恢复正常。　关键词：同步电机；轴瓦温度：原因；对策　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｓｈｅｌｌ　ｉｎ　Ｓｉｅｍｅｎｓ　６４００ｋＷ　Ｍｏｔｏｒ　Ｘｉｅ　Ｚｈｉｌｉｎｇ　Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｎｆｅｎｇ　Ｗｕ　Ｓｈｅｎｇ　（Ｓｔｅｅｌ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ，Ｓｈｏｕｇａｎｇ　Ｓｈｕｉｃｈｅｎｇ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｉｄ．，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ　５５３０２８，Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｂｅ　ｎｇ　ｓｈｅｌｌ　ｉｎ　Ｓｉｅｍｅｎｓ　６４ＯＯ　ｋＷ　ｍｏｔｏｒ　ｆｉｆｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ａｎｄ　ｗａｙｓ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｒｅ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔ　ｏｆ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｍａｄｅ　ａｎｄ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｕｓｅ　ｓｏ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒ　ｒｅｃｏｖｅｒｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｓｈｅｌｌ；ｃａｕｓｅ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ　１　前言　轴向振动值在过钢过程中变化大，没有规律性、　不稳定（在２．９ｍｍ／ｓ一８．５ｍｍ／ｓ之间变化），造成精　水钢轧钢厂一高线生产线的核心设备一精　轧机组，由轧机、增速机和同步电机组成，是意大　轧机组降速或停机。严重影响生产。　利达利涅公司提供的进口设备。要求的精度较　高。精轧机组设备是保证一高线能高效轧制产品　的重要条件．一旦这套设备中的任一构件出现故　３　原因分析、对策及效果　３．１原因分析、对策及效果　障都将严重影响现场生产。　３．１．１原因分析　２０１４年３月７日一１０日．我们针对以上三个　２　存在的问题　问题进行了如下分析：　轧钢厂精轧机组的主动力设备一同步电机　选用的是德国西门子６４００ｋＷ电机，２０１４年因转　子绝缘降低送到上海修复后返厂，上线使用以来　（１）现场检查电机轴瓦温度情况　①这台电机两端轴瓦是利用旧瓦重新浇注　出来的尺寸（上海昂电公司修复），轴瓦与转轴之　间的间隙与电机的转速有关的，而这台电机的轴　瓦与转轴间的加工间隙标准是１．２—１．５％０，我们　咨询上海昂电公司回复：他们在处理轴瓦间隙　时，为了延长轴瓦的使用寿命，对这台电机的轴　存在以下三个方面的问题：（１）负荷端轴瓦温度异　常升高（最高超过７５℃）；（２）电机在１２００ｒｐｍ时　电磁声偏大．而且电机的非负荷端振动也随之变　大不能在正常轧制转速运行；（３）非负荷端轴瓦　作者筒介：谢智玲（１９７７￣），女．电气助理工程师。　・４・　２０１６年第４期　西门子６４００ｋＷ电机轴瓦温度高的原因探索　瓦（包括备用轴瓦）的间隙加工控制在１．２—１．３％。，　次ＶＰＩ绝缘处理，定转子之间的气隙也与原来的　轴瓦温度比原来会有所提高。电机近段时间运行　一致。为此，我们认为不可能由于更换了线圈而　时（一直在１２００ｒｐｍ下）两端轴承的温度基本稳　造成了电机在１２００转，分时产生了电磁声。　定在６７％一７０￣Ｃ范围（西门子电机原设定轴瓦温　（３）现场检查振动值情况：　度不高于８５￣Ｃ），对于目前电机的轴瓦温度来说　①电机在１１００ｒｐｍ带负载运行时，非负荷端　属正常。　轴承振动为：轴向１．８ｍｔｔｌ／ｓ，水平０．９ｍｒｉｄｓ，垂直　②轴瓦的润滑油进油温度也是影响轴承温　Ｏ．７ｍｍ／ｓ，电机振动值不变；　度的一个因素，轴瓦温度是随着进油的温度而变　②电机空载（没有过红钢生产状态）从　化的，进油温度越高，轴瓦温度相对也高。经现场　１０００ｒｐｍ一１５００ｒｐｍ时进行振动测试，测试情况如　确认，我厂供入电机轴瓦的油温在３７℃一３９℃，没　下：　有超过控制回路设定的报警温度。　１０００—１２００ｒｐｍ，非负荷端轴承振动为：轴向　③轴瓦的装配好坏以及轴瓦在使用中轴瓦　２．０ｍｍ／ｓ，水平０．８ｍｔｒｇｓ，垂直０．９ｍｔｒｇｓ，电机振动　位置的跑位也是影响轴承温度的一个因素，而且　值不变；　还会引起电机振动变化。２０１４年１月一２月１０日　１２００ｒｐｍ，此时电机的电磁声比较明显。非负　使用期间没有体现轴瓦温度高，我们认为电机从　荷端轴承振动为：轴向８．５—１０．３ｍｔｒｇｓ，水平２．０一　厂家修复出厂装配轴瓦时是没有问题的。　２．６ｍｍ／ｓ，垂直０．９—１．５ｍｍ／ｓ，电机振动值在波动。　④电机安装时，如果电机的磁中心位置没有　负荷端轴承轴向振动１．５ｍｍ］ｓ．电机振动值不变；　对好，电机轴瓦温度也会升高，同时还会引起电　１２５０ｒｐｍ，电机的电磁声明显变小，非负荷端轴瓦　机振动。电机制造厂在电机出厂前，均标定了电　振动为：轴向６．１ｍｉｎｉｓ，水平１．４ｍｍ／ｓ，垂直　机磁力中心线的位置（一般规定其偏离量不大于　１．０ｍｍ／ｓ，电机振动值不变；　ｌｍｍ），在出厂时均已空载运行，没有振动及轴瓦　１３００ｒｐｍ，非负荷端振动为：轴向４．２ｍｒｒｇｓ，水　温度高的现象。于是我们排除磁中心安装跑位原　平０．７ｍｍ／ｓ，垂直１．０ｍｍ／ｓ，电机振动值不变；　因。　１４００ｒｐｍ时非负荷端轴承振动为：轴向　⑤电机在安装上线时，如果在找平找正上没　３．７ｍｍ／ｓ，水平０．７ｍｒｒｄｓ，垂直１．２ｍｒｒｄｓ，电机端振　有找好．会引起轴瓦温度高。即电机的地脚与底　动值不变；　座之间的接触不好，会导致电机端盖变形扭曲，　１５００ｒｐｍ时非负荷端轴承振动为：轴向　把轴承盖与轴瓦之间的间隙局部变成紧配合。　３．０ｍｍ／ｓ，水平Ｏ．８ｍｍ／ｓ，垂直１．７ｍｍ／ｓ，电机端振　经过以上分析。我们认为电机安装时没有找　动值不变。　平是导致轴瓦温度高的主要原因。　从以上所测得的电机振动值来分析，电机振　（２）检查电机在１２００ｒｐｍ时电磁声偏大：　动主要是非负荷端轴承轴向振动偏大（水平和垂　２０１３年Ｉ１月．这台电机因绝缘降低送到上　直振动都在标准内），为此，我厂咨询专家（上海　海昂电对转子更换了转子线圈，在更换线圈过程　昂电公司）分析产生的原因可能是电机咬钢和出　中线圈的规格、线匝数、端部的长度、线圈的外形　钢时非负荷端的轴承收到一个轴向的较大冲击　尺寸、线圈的节距等所有的数据都跟原来的一　力，使得轴承内的轴瓦发生跑偏，而轴瓦又无法　致；定子只是做了一次维保（定子绕组进行了一　自动调整所引起的（无法调整的原因可能是电机　－　与　・　水钢科技Ｓ｝ｔＵＩＧＡＮＧ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　第１３８期　在安装时，地脚与底座之间的接触不好，从而导　致电机端盖变形扭曲。把轴承盖与轴瓦之间的间　隙局部变成紧配合）。　３．１．２对策　超过０．０４ｍｍ），经过找正后上下偏差０．０１ｍｍ，左　右偏差０．０３ｒａｍ．回复到允许范围。　３．１．３效果　经过以上原因分析、查找对策及处理后。精　（１）将电机的非负荷端的地脚螺栓松掉，用　０．０５ｍｍ塞尺在电机地脚平面与电机的底板之间　检查接触面．这两者之间的接触面不能超过　０．０５ｍｍ，接触面积不能小于７５％，如超过可以根　轧６４００ｋＷ电机轴瓦温度、振动值优于没有处理　之前，电磁声完全消失。　３．２原因分析、对策及效果　３＿２＿ｌ原因分析　２０１４年４月－２０１６年５月期间，精轧６４０ｏｋＷ电　机再次及多次发生轴瓦温度高、振动大现象，我　据测量的情况用铜片进行调整。调整完毕后符合　电机端与增速机两边联轴器的同心度和平行度，　同心度和平行度用千分表进行测定，千分表的读　数控制在０．１ｍｍ．电机的中心可以比增速机略低　０．０５ｍｍ。调整及复核好后将电机的地脚螺栓拧　紧；　们用以前查找到的对策进行了多次处理．均发现　电机与增速机之间的同心度跑位（超过　０．１５ｍｍ），虽经过找平找正，但２个月左右电机就　会再次严重跑位，随后在查检了电机底座后，我　们发现造成电机跑位的原因是：底座少了四个电　机定位销眼子．电机没有定位出现了跑位导致轴　（２）将非负荷端轴承上盖打开，再将上轴瓦　打开检查下轴瓦与转轴前、后两端之间的间隙是　否一样，轴瓦两端平面是否一样平整，间隙和平　面调整至基本一致（调整时可以用千斤顶将转子　顶起一点，只要轴瓦能动即可）。同时检查轴瓦两　端与转轴的轴间距离偏差是否偏大，如偏大则需　将负荷端的轴瓦也要打开检查，负荷端轴瓦两端　与转轴之间有ｌｍｍ以上的间隙，不需要进行调　整，如小于ｌｍｍ间隙则需调整电机的轴向位置，　以保证电机轴瓦与转轴之间留有一定的间隙，防　止轴瓦的端面与转轴之间摩擦而导致轴承温度　瓦温度高、振动大。（现用的底座是为了配合采购　的国产备用电机新更换的底座，这套底座可以让　国产电机与西门子电机互为备用，但前期制造这　套底座时，因无西门子电机底座图纸而没有加工　出该电机定位销。　３．２．２对策　制作四套７字档块，分别加固在电机的四个　底座与电机角上．以起到固定电机不跑位的作　用。具体实施如下：　（１）制作尺寸的四套７字档块，如下图左；　（２）将７字档块安装到电机四个地脚与底座　部位。如下图右：　偏高（长期运行会导致轴承温度升高而造成轴瓦　烧坏）；　（３）电机全部调整、复核和安装就位后，先　进行空载试验重点检测两端轴承振动，合格后进　行带载运行。　使用以上对策，我们进行了如下处理：１）电　机非负荷端有一支地脚与底座接触不平，分别加　０．２０ｍｍ及０．１０ｍｍ铜垫片；２）电机非负荷端轴瓦　面有磨损，进行了修刮；３）电机与增速机之间的　齿形联轴器同心度左右偏差超过０．１５ｒａｍ（不能　・　６・　２０１６年第４期　西门子６４００ｋＷ电机轴瓦温度高的原因探索　３．２．３效果　７．１０　２０１６年４月中旬，在实施完以上对策后．我　们单体试电机，没有异常，但带负荷生产时，电机　轴瓦温度出现了反升不降的现象。我厂只好再次　实施降速轧制，以勉强维持生产。　３．３原因分析、对策及效果　３．３．１原因分析　参　７．０２　以上数据左右偏差０．０３５ｍｍ．上下偏差　０．０４ｒａｍ，说明在加了７字档块后，对电机起到的　２０１６年５月２日，降速生产过程中精轧机　组的增速机出现异常声音，检查后发现：增速机　箱体内Ｖ轴轴承内套裂。处理完后再次生产，但　是电机轴瓦温度反升不降，更加劣化。２０１６年６　月１３日．我厂申请７２小时时间开始查找原因：　（１）１０：５５时，测量电机与增速机同轴度，如下：　定位作用优于没有加之前。　（２）１３：４０时，打开负荷端轴瓦（温度高），瓦　面光洁，无磨损及损伤状况，而端面（靠增速机　侧）有被高温烧焦的痕迹（图１），说明电机受到　了来自增速机侧的冲击力（拉力或推力），导致轴　瓦温度升高烧损端面。　圈１轴瓦端面被高温烧焦的痕迹　（３）１５：ｏ０时揭开增速机箱体，检查发现Ⅱ　轴的齿轮齿面有两组已打碎，于是进行了更换，　同时检查核实各轴轴承及齿轮情况。　（４）ｌ９：３０时，检查电机与增速机的鼓形齿　式联轴器，增速机侧联轴器几乎没有磨损，而电　机侧联轴器的外齿（图２）和内齿（图３）均有磨　损，如下图：　图２电机侧联轴器的外齿磨损图　图３电机侧联轴器的内齿磨损图　针对以上状况，分析如下：（１）由于６４００ｋＷ　电机为高速旋转设备，转子是主动轴在起动瞬间　・　用于带动增速机的从动轴，电机侧的联轴器长期　高速旋转带动从动轴，其受力状态是一个多齿接　７　・　水钢科技ＳＨＵＩＧＡＳＧ　ＳＣ【ＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨ　０ＬＯＧＹ　第１３８期　触。齿面疲劳磨损损坏及连接螺栓孑Ｌ变形等失效　问题会在电机侧的联轴器齿面首先体现出来。　（２）鼓形齿式联轴器为内、外扣爪，当分离开鼓形　Ｏ．０４ｍｍ．左右偏差控制在０．０２ｒａｍ；开口度要控制　在０．０５ｒａｍ；　（３）西门子６４００ｋＷ电机加７字块进行加固　齿式联轴器后，内、外齿各齿面磨损量不一致，没　有按照原始内、外齿位置回装鼓形齿式联轴器的　防位移处理（具体步骤如前述）；　（４）电机与增速机之间的鼓形齿式联轴器在　新装时必须用刻度来做标记，每次拆开后，在恢　复时要按做的标记来进行回装，如果没有做标记　回装必须进行成套更换：该联轴器使用５年后必　须成套更换；　（５）加强机械侧机械设备的维护，避免不正　话．每个齿面上的很小的磨损量累加起来就会产　生一个很大的磨损量（间隙），当电机起动时，在　带动增速机的瞬间，由于间隙问题，增速机会滞　后电机旋转，增速机联接轧机形成为重型设备，　由于惯性会给电机增加反作用力（即拉力或推　力）。（３）这台６４００ｋＷ电机磁中心允许轴瓦两端　与转轴之间有１ｍｍ的间隙。而当联轴器齿面累　加的磨损量较大的超过１ｍｍ时，在电机咬钢和　常的机械力对电机侧的冲击。　３．３．３效果　２０１６年６月１３日。经过以上处理后，一高　精轧６４００ｋＷ电机，恢复原有性能。　出钢时负荷端轴瓦会收到一个轴向的较大冲击　力（拉力或推力），使得轴瓦发生跑偏，使得轴瓦　・端面与转子出现相撞相擦的现象．导致轴瓦温度　４　结束语　上升，轴瓦端面烧焦，产生振动。　综合上文所有的分析及实践。我们最终确定　以下几点是一高精轧６４００ｋＷ电机振动大、轴瓦　对首钢水钢轧钢厂一高线精轧６４００ｋＷ电　机多年的故障诊断实践使我们体会到：　（１）精轧６４００ｋＷ电机安装时的找平找正、同　心度的标准控制和定位，对电机正常发挥使用功　能至关重要；（２）鼓形齿式联轴器的异常磨损，对　电机振动、轴瓦温度变化影响巨大；（３）轴瓦润滑　温度高的原因：　（１）电机上线安装时，找平找正工作没有做好；　（２）电机与增速机同心度找正工作没有做好：　（３）电机底座没有定位销。导致电机受力后　的控制包括油温、油流、油质，十分关键；（４３核心　设备出现故障时，应该沉着冷静按照顺序和科学　的步骤进行一一排查，同时也要结合整个系统来　统筹考虑问题的症结都在哪些地方，抓住重点和　跑位同心度变化：　（４）电机与增速机之间的鼓形齿式联轴器磨　损：　（５）由机械侧传过来的非正常机械力（增速　机轴承碎、齿面打齿等），加速电机侧联轴器磨　损、轴瓦高度温及振动增大。　３．３．２对策　要点来解决问题；（５）一个准确的故障诊断，离不　开可靠、准确的数据作为支撑，同时也要结合对　现场透彻细致的了，在做出诊断意见时．不仅需　要熟练掌握故障分析与诊断的方法，更需要在事　前掌握机器的历史状况，同时还需要深入现场收　集数据，通过望闻问切切实地考察设备的运行情　况，并结合现场人员及厂家专家的意见之后，才　能取得符合实际情况的诊断结论与处理方法。　（１）找平找正电机后，用０．０５ｍｍ塞尺在电　机地脚平面与电机的底板之间检查接触面。这两　者之间的接触面不能超过０．０５ｍｍ．接触面积不　能小于７５％：　（２）电机与增速机同轴度上下偏差要控制在　・　８　・