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详解电机转子轴向窜动故障原因有哪些

【摘要】:
停泵揭瓦检查,发现高压泵电机前轴瓦外侧(靠高压泵一侧)磨损严重,外侧圆周面乌金颜色发黑并有脱胎现象,电机转子挡肩粘有融化的乌金(如下图 所示)。 这些现象证实,轴瓦温度不断升高是由于电机转子向电机侧方向窜动,致使电机转子挡肩与轴瓦外侧乌金动静接触摩擦引起的。

1、原因分析

       停泵揭瓦检查,发现高压泵电机前轴瓦外侧(靠高压泵一侧)磨损严重,外侧圆周面乌金颜色发黑并有脱胎现象,电机转子挡肩粘有融化的乌金(如下图 所示)。 这些现象证实,轴瓦温度不断升高是由于电机转子向电机侧方向窜动,致使电机转子挡肩与轴瓦外侧乌金动静接触摩擦引起的。 具体导致电机转子严重窜动的轴向推力的产生原因分析如下。

 

1.1 机械中心与磁场中心不一致

        电动机在运行时,其转子将定位于磁场中心,而转子主轴与两轴承间有一个机械中心(即电机转子两端轴间与轴承间间距相等的位置)。 这 2 个中心可能存在不一致,安装时如果以机械中心为基准来调整个轴的轴向间距,当电机启动后,转子将自动定位于磁场中心,电机轴的轴向窜动,将破坏原安装时调整好的轴向间距。 当这个偏差不大时,对于齿轮式联轴器,可以由内外齿轮套的预留轴向间隙补偿;如果超过了联轴器预留轴向间隙时,则联轴器及被传动轴将受到一个轴向外加力,造成部件的端面摩擦,产生发热等有害影响。

1.2 转动轴系按联轴器找中心时出现偏差

        轴在轴承中不对中的偏差会对轴承增加很大的附加力矩,由于电机转子能在一定范围内沿轴向来回游动,轴系中心不正时,联轴器会产生固定方向的轴向分力,使转子在轴向分力的作用下克服磁场方向一侧推动,导致电机转子挡肩与轴承外侧乌金动静摩擦。

1.3 电机转子两端的扬度不符合要求

        电机转子两端轴颈扬度不合理,会引起电机转子在自身重力轴向分力的作用下克服磁场力向扬度小的一端滑动。 因此,电机两端扬度合理是消除轴向分力的关键。

1.4 高压电机轴瓦轴承的定位游隙设计太小

 

         高压电机负荷端轴挡肩定位间距为 100.4 mm,而轴瓦外距为 100 mm。 也就是说,电机转子轴挡肩对轴瓦的定位游移量只有 0.2 mm,对于高压泵的高压高速电机来说,电机的安装和磁力中心线误差量基本在 0.2 mm 以上,因此 0.2 mm 的游移量不能满足高压电机高低速运行时的电机转子窜动。

1.5 高压电机磁力中心线位置标定和实际不符合

        电机原设计磁力中心线位置为 178 mm,而电机在空载状态下静止时的磁力中心线测量值为 176mm,电机升速后和自由停车后的磁力中心线的位置均为 176 mm,说明电机原设计标定的磁力中心线位置和实际有一定的偏差。

1.6 高压泵内部涡流产生水力扰动作用力

        高压泵在高速大流量运行时,高压泵内部水流涡动产生的水力扰动作用力,会使高压泵产生轴向窜动。 但从高压泵、联轴器、电机之间的连接和结构可知,高压泵的轴向推力对电机转子有一定的推动力,但对转子的稳定性影响不大。