加熱爐鼓風(fēng)機電機由變頻器驅動(dòng)，運行中遇到負荷端軸承發(fā)熱的問(wèn)題。兩臺鼓風(fēng)機電機在工作半年以?xún)榷汲霈F電機負荷端軸承嚴重發(fā)熱的現象，軸承內潤滑脂熔化，很短時(shí)間后軸承抱死，電機堵轉跳閘，致使加熱爐停爐，給生產(chǎn)造成很大影響。將電機退下后檢查，發(fā)現軸承盒內已無(wú)潤滑脂，軸承發(fā)熱變黑，內外套上有搓衣板樣的條形燒蝕條紋。根據這些情況我們判斷軸承電流是電機負荷端軸承發(fā)熱的主要原因。

　　1　軸承電流產(chǎn)生原因及危害

　　在感應電動(dòng)機中，電機的軸承電流是始終存在的。正弦波電源驅動(dòng)下，因電機定轉子齒槽尺寸的偏差，磁性材料定向屬性的改變，或者供電電源三相不平衡等原因，都會(huì )引起電機磁通的不平衡，在轉子軸上產(chǎn)生軸電壓和軸承電流。這種軸承電壓幅值較小，危害不大。在變頻器驅動(dòng)下，因產(chǎn)生原理的不同，電機軸承電流的危害大大增加。通用變頻器多采用PWM調制方式，逆變回路用高頻功率元件（如IGBT等），在電機上得到近似正弦的電壓波形。三相電壓基波分量的合成矢量為零，但實(shí)際上每一瞬間三相電壓矢量和不為零，三相電壓是不平衡的。該合成共模電壓幅值等于變頻器直流側電壓，頻率等于逆變器開(kāi)關(guān)頻率。該共模電壓經(jīng)定轉子之間的靜電電容耦合在轉子軸上也產(chǎn)生相同頻率的軸電壓，通常變頻器逆變側載波頻率很高，在10kHz以上，過(guò)高的頻率和定子、電纜相感應，產(chǎn)生很高的dv/dt前后沿，加大波形畸變。由于靜電耦合，電機各部分之間有大小不等的分布電容，構成電機的零序回路，其中流經(jīng)軸承的對地放電就形成軸承電流。正常狀態(tài)下，軸承滾珠懸浮在潤滑脂形成的油膜中，潤滑油膜起到絕緣作用，當油膜因某種原因被破壞或過(guò)高的dv/dt軸承電壓都會(huì )擊穿油膜形成放電，放電電流在軸承內外圈和滾珠上形成燒蝕，長(cháng)時(shí)間運行會(huì )發(fā)展成延軸承內外圈一周的象搓衣板樣的條紋，并升高軸承溫度，溶化潤滑脂，更加劣化軸承的運行。

　　2　共模電流的路徑

　　由于靜電耦合，電機各部分間都有或大或小的分布電容，構成電機定子上共模電流的泄放路徑。大部分共模電流經(jīng)定子—機殼—地—變頻器外殼這一路徑，一小部分經(jīng)定子—轉子—轉軸—軸承—機殼—地—變頻器外殼這一路徑。當變頻器接地與電機外殼間阻抗高于變頻器外殼與負載間阻抗時(shí)還會(huì )產(chǎn)生軸延伸電流，經(jīng)定子—機殼—轉軸—負荷端軸承（電機）—聯(lián)軸器—軸承（負載）—地—變頻器外殼這一回路泄放，不但危害電機負荷端軸承，還會(huì )危害負載軸承和聯(lián)軸器。后兩路共模電流流經(jīng)電機軸承，造成危害并以第二種途徑危害更大。

　　3　常見(jiàn)的軸承電流抑制措施

　　有多種方法抑制軸承電流，如在變頻器輸出側加裝正弦波濾波器，改善輸出電流波形；將電機一端的軸承做絕緣處理，截斷流經(jīng)電機轉軸和軸承的環(huán)流；在電機輸出軸上安裝接地碳刷，抑制經(jīng)負荷接地的軸延伸電流等等。這多種方式能抑制相應的。

　　4　風(fēng)機負荷端軸承損壞過(guò)程分析

　　基于以上的軸承電流形成原理，并結合電機的運行情況，我們分析負荷端軸承的損壞失效是一個(gè)過(guò)程，軸承電流是主要原因，同時(shí)機械震動(dòng)、潤滑脂消耗等是次要原因，促成軸承電流的形成，并一定程度上加重了危害。風(fēng)機電機投用后，由于軸承間隙均勻，潤滑充分，潤滑油膜均勻，軸承電流還不構成很大威脅，隨著(zhù)潤滑脂的消耗，負荷端的震動(dòng)加大首先導致負荷端軸承間隙加大，軸承電壓擊穿放電嚴重，軸承電流增大，使得負荷端軸承內道出現電燒蝕，溫度升高，潤滑脂液化，直到軸承磨損嚴重，發(fā)熱燒損。所以，我們認為應采用綜合治理，以多種方法減少和抑制軸承電流。而絕緣軸承等方法由于實(shí)施難度較大暫不考慮。

　　5　應對措施及實(shí)際效果

　　我們采取了以下措施，減少軸承發(fā)熱燒損電機的現象。

　　（1）對電機和負荷重新找正，澆注電機安裝平臺基礎，加大地腳板厚度，提高電機地腳的剛度，減少運行時(shí)的震動(dòng)；

　　（2）在電機負荷端軸承上使用在線(xiàn)注脂設備（易力潤Easylube），該設備可用螺絲固定在負荷端軸承的注脂孔上。它采用鋰電池供電，用微電腦芯片和專(zhuān)用檢測設備控制內部的馬達，經(jīng)齒輪組驅動(dòng)螺桿及壓板，推擠活塞，按設定的周期，將油杯內潤滑脂分配到每天，定時(shí)定量的注入軸承內，很好的改善潤滑。據實(shí)測，同樣條件下，使用在線(xiàn)注脂后，負荷端軸承溫度下降了7℃。我們還根據電機軸承潤滑脂的消耗情況，設定不同的周期：新電機，新軸承，環(huán)境溫度不高就設定周期長(cháng)些；電機已長(cháng)期運行，軸承磨損或環(huán)境溫度較高的設定周期短些。這樣靈活使用，可有效的保證軸承有充足的潤滑，避免潤滑脂消耗后形成惡性循環(huán)；

　　（3）將電機外殼和負荷機械設備用10mm2以上銅電纜相連后接地，使之與變頻器外殼和經(jīng)接地線(xiàn)相接，三者在相等的電位上。這樣，可有效減少流經(jīng)電機定子－機殼－電機負荷端軸承－轉軸－負載側軸承－地這一回路的軸延伸電流，減少負荷端軸承發(fā)熱；

　　（4）在變頻器輸出側加裝dv/dt濾波器，減少變頻器輸出電流中的波形畸變，提高電機和電纜的壽命，降低dv/dt尖峰電壓，減少軸承的dv/dt尖峰電壓擊穿，從而抑制軸承電流的產(chǎn)生；

　　（5）縮短電機軸承維護周期，每運行滿(mǎn)4000小時(shí)（約6個(gè)月），退下電機，解體后檢查軸承磨損情況，能使用的經(jīng)徹底清洗注脂后使用，磨損嚴重的及時(shí)更換。

　　6　結語(yǔ)

　　經(jīng)綜合施行以上措施，電機運行平穩、潤滑充分，電機軸承溫升控制在可接受的范圍，軸承發(fā)熱導致電機跳閘的設備故障不再出現，給加熱爐的生產(chǎn)創(chuàng )造良好條件。