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摘要：本文简要介绍活塞式氧压机电动机轴电流引起的轴承烧蚀情况，分析了轴电流产生的原因及危害，并介绍了采用轴承室增加绝缘的方法来切断轴电流回路的故障排除实例。
关键词：电动机;轴电流;轴承中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-03-167
0引言
谦比希铜冶炼有限公司气体车间制氧I系列装置所配套的氧压机电动机为湘潭电机厂产品，自2009年投产以来，电动机轴伸端和非轴伸端轴承温度频繁升高，振动增大，在振动升高的同时电机机身还伴有刺耳的尖叫声，车间采取了更换轴承、更换不同品牌型号润滑脂等措施，但电动机运行工况未见改善，反而表现为轴承寿命不断缩短，最短寿命不到1个月。
1 故障现象
氧压机配套Y560-12型电动机，功率400 kW，转速496r/min，电压10 kV，共计4台，电动机轴伸端采用NU234/P6圆柱滚子轴承和6234深沟球轴承并列;非轴伸端采用NU232/P6圆柱滚子轴承。
2009年2月投入生产，2010年初部分电动机轴承出现发热现象，加注新润滑脂后短时间内即被乳化，温升继续上涨，接近373K，振动不断爬升，最高振动值达70mm/s，电机本体内发出刺耳的尖叫声。打开轴承端盖将旧润滑脂清洗后加注新脂，温升仍无法控制。拆卸轴承后发现轴承滚子和轨道面上有明显的磨损条纹，用手触摸能感觉到深沟槽条纹痕迹，其深沟状痕迹遍布滚子和轨道的整个圆周，条纹成轴向，与轴承的旋转方向相垂直，条纹间分布不太均匀，但相似于平行，部分伴有麻子点状。认为是轴承自身质量问题引起，更换轴承后投入运行，数个月后，温度逐渐上升、振动加剧，拆卸轴伸端和非轴伸端轴承检查，故障现象与前面提到的一致，两端轴承内外圈轨道和滚子有轴向阶梯深沟槽痕迹。分析电动机故障是由润滑脂品质问题引起润滑不良而造成，故将润滑脂从3#锂基脂更换为二硫化钼，但没有任何效果。为了满足生产需求，需频繁更换轴承。
2 轴电流产生的原因及危害
2.1轴电流产生的原因
在高压电动机的运行过程中，轴电压是电动机两轴承端或电动机转轴与轴承间所产生的电压，交流异步电动机是在正弦交变的电压下运行的，电动机的转子是在正弦交变的磁场中运行。当电动机的定子铁心的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，当电动机产生转动的磁极旋转，通过各磁场极的磁通发生了变化，于是就产生了与轴相交链的磁通。随着磁极的旋转，与轴相交链的磁通交替变化，便产生了轴电压。这种电压是延轴向而产生的，如果与轴两侧的轴承直接接触形成闭合回路，就产生了轴电流。另一方面，电动机在运行过程中，负载方面的流体与旋转体运行摩擦而在旋转体上产生静电荷，电荷逐渐积累也能产生轴电压。由这种情况产生的轴电压和由磁交变所产生的轴电压在机理上是不同的。靜电荷产生的轴电压是间歇的，并且是非周期性的，其大小与运转状态、流体的状态等因素关系较大。一般情况下轴电压只有 0.5～2 V 左右，但因电流回路阻抗很小，所以将有很大轴电流产生，对电动机轴承危害很大。
2.2轴电流产生的危害
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，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过，由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，电流通过转子和轴承时发生放电现象，使轴承轨道产生麻点。
3 原因分析及故障排除
根据故障发生后所采取的措施分析，完全可排除轴承质量和油品问题。然而通过对轴电流产生的原因与危害分析，再结合所更换的轴承来看，故障轴承的表象和被轴电流烧蚀类型相仿：其轴承滚子和轨道面上有明显的磨损条纹，用手触摸能感觉到深沟槽条纹痕迹，其深沟状痕迹遍布滚子和轨道的整个圆周，于是引入了电动机轴电压的检测。
3.1 轴电压测量
轴电压测量接线如图1所示，采用高内阻电压表，在电动机运行于空载和负载时分别测量。分别测量U1和U2，如果测量结果为U1=U2，表明电动机轴承润滑脂已形成油膜，且有良好的绝缘性能，如果测量结果为U1>1.1U2，则表明油膜绝缘性能不良或失效，如果测量结果为U1<U2，则说明测量有误，需进行重新检测。
3.2 故障排除
油膜失去绝缘作用，相当于电机轴与大地之间形成了一个通路，当有轴电压产生时，就会通过轴承形成一个回路，即产生了轴电流。电流通过转子和轴承时发生放电现象，致使轴承内外圈轨道及滚子上有像搓板样的深沟槽条形烧伤痕迹，从电路的基本原理来分析，电流产生需要构成一个流通回路，故考虑将轴电流的形成回路进行切断或架设另一条电流通路。方法有如下两种：
a.在电动机轴伸端安装接地碳刷，使接地碳刷引出线可靠接地，并且让碳刷与转轴可靠接触，将电动机轴上的电荷引向大地，保证转轴电位为零，以此消除轴电流;
b.为防止磁不平衡等原因产生轴电流，可在非轴伸端和轴伸端的轴承座和轴承支架处加装绝缘隔板，以切断轴电流形成的回路。
4 结束语
截止2014年4月，作为试点的C#氧压机电动机运行平稳，轴电压保持在1.2V，轴承温度保持在333K以下，拆卸轴承检查后未发现麻点和条纹，现已用同样的方法对其它3台氧压机电动机进行了改造。消除高压电动机轴电流的方法很多，应因地制宜，选择适合于设备的改造方法，为企业创造良好的经济效益。
参考文献
[1] 周正权，宁忠培，周 辉.高压电机轴电流引起运行故障的排除及原因分析[J].大氮肥，2003.
[2] 赵家礼.电动机修理手册[M].北京：机械工业出版社，1993.
[3] 西南电业局管理试验研究所.高压电气设备试验方法[M].北京：水利电力出版社，1993.
关键词：电动机;轴电流;轴承中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-03-167
0引言
谦比希铜冶炼有限公司气体车间制氧I系列装置所配套的氧压机电动机为湘潭电机厂产品，自2009年投产以来，电动机轴伸端和非轴伸端轴承温度频繁升高，振动增大，在振动升高的同时电机机身还伴有刺耳的尖叫声，车间采取了更换轴承、更换不同品牌型号润滑脂等措施，但电动机运行工况未见改善，反而表现为轴承寿命不断缩短，最短寿命不到1个月。
1 故障现象
氧压机配套Y560-12型电动机，功率400 kW，转速496r/min，电压10 kV，共计4台，电动机轴伸端采用NU234/P6圆柱滚子轴承和6234深沟球轴承并列;非轴伸端采用NU232/P6圆柱滚子轴承。
2009年2月投入生产，2010年初部分电动机轴承出现发热现象，加注新润滑脂后短时间内即被乳化，温升继续上涨，接近373K，振动不断爬升，最高振动值达70mm/s，电机本体内发出刺耳的尖叫声。打开轴承端盖将旧润滑脂清洗后加注新脂，温升仍无法控制。拆卸轴承后发现轴承滚子和轨道面上有明显的磨损条纹，用手触摸能感觉到深沟槽条纹痕迹，其深沟状痕迹遍布滚子和轨道的整个圆周，条纹成轴向，与轴承的旋转方向相垂直，条纹间分布不太均匀，但相似于平行，部分伴有麻子点状。认为是轴承自身质量问题引起，更换轴承后投入运行，数个月后，温度逐渐上升、振动加剧，拆卸轴伸端和非轴伸端轴承检查，故障现象与前面提到的一致，两端轴承内外圈轨道和滚子有轴向阶梯深沟槽痕迹。分析电动机故障是由润滑脂品质问题引起润滑不良而造成，故将润滑脂从3#锂基脂更换为二硫化钼，但没有任何效果。为了满足生产需求，需频繁更换轴承。
2 轴电流产生的原因及危害
2.1轴电流产生的原因
在高压电动机的运行过程中，轴电压是电动机两轴承端或电动机转轴与轴承间所产生的电压，交流异步电动机是在正弦交变的电压下运行的，电动机的转子是在正弦交变的磁场中运行。当电动机的定子铁心的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，当电动机产生转动的磁极旋转，通过各磁场极的磁通发生了变化，于是就产生了与轴相交链的磁通。随着磁极的旋转，与轴相交链的磁通交替变化，便产生了轴电压。这种电压是延轴向而产生的，如果与轴两侧的轴承直接接触形成闭合回路，就产生了轴电流。另一方面，电动机在运行过程中，负载方面的流体与旋转体运行摩擦而在旋转体上产生静电荷，电荷逐渐积累也能产生轴电压。由这种情况产生的轴电压和由磁交变所产生的轴电压在机理上是不同的。靜电荷产生的轴电压是间歇的，并且是非周期性的，其大小与运转状态、流体的状态等因素关系较大。一般情况下轴电压只有 0.5～2 V 左右，但因电流回路阻抗很小，所以将有很大轴电流产生，对电动机轴承危害很大。
2.2轴电流产生的危害
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，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过，由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，电流通过转子和轴承时发生放电现象，使轴承轨道产生麻点。
3 原因分析及故障排除
根据故障发生后所采取的措施分析，完全可排除轴承质量和油品问题。然而通过对轴电流产生的原因与危害分析，再结合所更换的轴承来看，故障轴承的表象和被轴电流烧蚀类型相仿：其轴承滚子和轨道面上有明显的磨损条纹，用手触摸能感觉到深沟槽条纹痕迹，其深沟状痕迹遍布滚子和轨道的整个圆周，于是引入了电动机轴电压的检测。
3.1 轴电压测量
轴电压测量接线如图1所示，采用高内阻电压表，在电动机运行于空载和负载时分别测量。分别测量U1和U2，如果测量结果为U1=U2，表明电动机轴承润滑脂已形成油膜，且有良好的绝缘性能，如果测量结果为U1>1.1U2，则表明油膜绝缘性能不良或失效，如果测量结果为U1<U2，则说明测量有误，需进行重新检测。
3.2 故障排除
油膜失去绝缘作用，相当于电机轴与大地之间形成了一个通路，当有轴电压产生时，就会通过轴承形成一个回路，即产生了轴电流。电流通过转子和轴承时发生放电现象，致使轴承内外圈轨道及滚子上有像搓板样的深沟槽条形烧伤痕迹，从电路的基本原理来分析，电流产生需要构成一个流通回路，故考虑将轴电流的形成回路进行切断或架设另一条电流通路。方法有如下两种：
a.在电动机轴伸端安装接地碳刷，使接地碳刷引出线可靠接地，并且让碳刷与转轴可靠接触，将电动机轴上的电荷引向大地，保证转轴电位为零，以此消除轴电流;
b.为防止磁不平衡等原因产生轴电流，可在非轴伸端和轴伸端的轴承座和轴承支架处加装绝缘隔板，以切断轴电流形成的回路。
4 结束语
截止2014年4月，作为试点的C#氧压机电动机运行平稳，轴电压保持在1.2V，轴承温度保持在333K以下，拆卸轴承检查后未发现麻点和条纹，现已用同样的方法对其它3台氧压机电动机进行了改造。消除高压电动机轴电流的方法很多，应因地制宜，选择适合于设备的改造方法，为企业创造良好的经济效益。
参考文献
[1] 周正权，宁忠培，周 辉.高压电机轴电流引起运行故障的排除及原因分析[J].大氮肥，2003.
[2] 赵家礼.电动机修理手册[M].北京：机械工业出版社，1993.
[3] 西南电业局管理试验研究所.高压电气设备试验方法[M].北京：水利电力出版社，1993.