Подшипники являются основными компонентами взрывозащищенных двигателей и других вращающихся механизмов. В отличие от обычных двигателей, взрывозащищенные двигатели представляют собой специальные устройства, объединяющие электрические и механические свойства, которые взаимодействуют и ограничивают друг друга во время работы. Перегорание подшипников — частая и крайне опасная проблема среди распространенных неисправностей взрывозащищенных двигателей. Оно может вызывать ненормальные шумы и плохое вращение, а в тяжелых случаях — заклинивание ротора или даже перегорание обмоток, напрямую влияя на нормальную работу взрывозащищенного двигателя. Многие задаются вопросом, вызвано ли перегорание подшипников во взрывозащищенных двигателях током вала. Хотя ток вала действительно является важным электрическим фактором, приводящим к выходу из строя подшипников во взрывозащищенных двигателях, это не единственная причина. Точная диагностика требует точной идентификации на основе характеристик неисправности.
I. Типичные характеристики неисправности, приводящей к выгоранию подшипников из-за тока, протекающего по валу, во взрывозащищенных двигателях
В взрывозащищенных двигателях, работающих в условиях переменной частоты и высокого напряжения, ток, протекающий по валу, представляет собой особенно значительную угрозу для подшипниковой системы. Вызывающее это выгорание подшипников имеет отчетливые и уникальные характеристики неисправности, которые могут служить основными диагностическими критериями. С точки зрения смазки, нагрев подшипника, вызванный током, протекающим по валу, ускоряет деградацию и разрушение смазки, что приводит к нарушению смазки подшипника взрывозащищенного двигателя. Однако, в отличие от других факторов, при этом типе неисправности смазка, помимо сильного изменения цвета, не демонстрирует явного перелива или затвердевания. Более критические характеристики сосредоточены на дорожках качения подшипника. Когда ток, протекающий по валу, проходит через точку контакта между элементами качения и дорожками качения, он вызывает электроэрозию, приводящую к образованию равномерных повреждений на внутренней и внешней поверхностях колец подшипника взрывозащищенного двигателя — либо в виде равномерно распределенных мелких электроэрозионных ямок с шероховатой, изъязвленной поверхностью, либо в виде следов ожога, напоминающих стиральную доску, распределенных вдоль направления вращения, с четкими и равномерными узорами. Это прямое проявление повреждения металлической поверхности подшипника током, протекающим по валу.
Кроме того, с точки зрения эксплуатации, выгорание подшипников, вызванное током, протекающим по валу, во взрывозащищенных двигателях характеризуется своей «внезапной» природой. Поскольку электролитическая коррозия быстро повреждает контактную поверхность качения подшипников, нарушая механическое равновесие, нормальное время работы взрывозащищенных двигателей обычно короткое. В легких случаях оно может длиться десятки часов, но в тяжелых случаях оно может продолжаться всего несколько часов, прежде чем произойдет заклинивание и выгорание подшипника. Это существенно отличается от постепенных отказов, вызванных другими факторами. Одновременно с этим, неисправности, вызванные током, протекающим по валу, часто сопровождаются аномальными электрическими сигналами. Нестабильная разность напряжений между двумя концами вала взрывозащищенного двигателя может быть обнаружена с помощью специализированных приборов, что также является важной основой для вспомогательной диагностики.
II. Факторы, не связанные с током вала, и дифференциация характеристик неисправностей при выгорании подшипников взрывозащищенного двигателя
Помимо тока вала, к выгоранию подшипников взрывозащищенного двигателя могут приводить различные механические факторы или факторы, связанные со смазкой. Характеристики этих неисправностей значительно отличаются от неисправностей, вызванных током вала, и требуют тщательного различения. Среди них наиболее распространенным фактором, не связанным с током вала, являются проблемы системы смазки. Если система подшипников взрывозащищенного двигателя спроектирована неправильно или если имеются дефекты в конструкции системы хранения или циркуляции смазки, смазка будет быстро выбрасываться из масляной камеры во время вращения двигателя, в результате чего подшипник будет находиться в состоянии недостаточной или отсутствующей смазки в течение длительного времени. Типичными характеристиками этого типа неисправности являются неравномерный износ внутреннего и наружного колец подшипника, минимальное количество остаточной смазки, которая в основном сухая и затвердевшая, и локализованные следы высокотемпературного спекания в некоторых областях. Поскольку взрывозащищенные двигатели обычно работают в течение относительно длительного времени, отказ развивается постепенно, с продолжительным периодом от появления шума до окончательного сгорания.
Проблемы с посадкой между подшипником и связанными с ним компонентами также являются существенной причиной сгорания подшипников во взрывозащищенных двигателях. Если посадка между внутренним кольцом и валом или наружным кольцом и торцевой крышкой слишком свободна, возникает явление «проскальзывания кольца», приводящее к износу и нагреву сопрягаемых поверхностей, что в конечном итоге приводит к сгоранию подшипника. В этом случае на наружном или внутреннем кольце появляются явные следы износа по окружности, сопрягаемые поверхности теряют блеск и покрываются царапинами. Если посадка слишком плотная, рабочий зазор подшипника становится слишком малым, увеличивая сопротивление вращению и вызывая непрерывный нагрев. Этот тип отказа характеризуется равномерным повышением общей температуры подшипника, полным разрушением смазки и отсутствием явных неравномерных повреждений колец подшипника, но может происходить деформация и износ элементов качения. Кроме того, отклонения при монтаже и дисбаланс ротора во взрывозащищенных двигателях также могут приводить к неравномерной нагрузке на подшипники, вызывая локальный перегрев и выгорание. Это часто характеризуется сильным износом одной стороны подшипника, что резко контрастирует с равномерным повреждением, вызванным током вала.
III. Комплексная логика оценки и рекомендации по предотвращению выгорания подшипников взрывозащищенных двигателей
Основной принцип определения того, является ли ток вала причиной выгорания подшипников взрывозащищенного двигателя, заключается в следовании логике «приоритет характеристик, всестороннее подтверждение»: Во-первых, следует наблюдать за наличием на дорожках качения подшипника регулярных точек электролитической коррозии, следов ожога в виде «стиральной доски» или других типичных следов тока вала. Одновременно следует учитывать время работы взрывозащищенного двигателя — если время работы короткое и сопровождается аномальным напряжением на валу, то весьма вероятно, что это вызвано током вала; Если повреждение подшипников носит нерегулярный характер, состояние смазки нарушено или наблюдается износ сопрягаемых поверхностей, то следует сосредоточиться на исследовании факторов, не связанных с током вала, таких как система смазки и точность монтажа. Важно отметить, что особые условия эксплуатации взрывозащищенных двигателей требуют точной диагностики неисправностей. В предотвращении неисправностей, вызванных током вала, основное внимание уделяется оптимизации электрической цепи, в то время как неисправности, не связанные с током вала, требуют внимания к механической конструкции, монтажу и вводу в эксплуатацию. Неправильная оценка может привести к отказу профилактических мер и даже к вторичным неисправностям.
Для предотвращения и контроля перегорания подшипников во взрывозащищенных двигателях следует применять целенаправленные меры, основанные на различных причинах неисправности: если проблема связана с током вала, следует установить заземляющее устройство на конце вала взрывозащищенного двигателя, а также оптимизировать этап фильтрации системы частотного преобразователя для уменьшения накопления напряжения на валу; Если проблема связана с системой смазки, необходимо оптимизировать структуру смазки подшипника взрывозащищенного двигателя, выбрать высокотемпературную смазку, подходящую для условий эксплуатации, и разработать механизм регулярного технического обслуживания системы смазки; если проблема связана с посадкой, необходимо строго контролировать точность обработки и отклонения при установке компонентов взрывозащищенного двигателя, чтобы обеспечить соответствие зазора в подшипнике проектным требованиям. Одновременно с этим, в процессе ежедневной эксплуатации и технического обслуживания следует тщательно контролировать температурные и вибрационные сигналы подшипников взрывозащищенного двигателя. Необходимо заблаговременно прогнозировать неисправности путем анализа тенденций данных, чтобы избежать перегорания подшипников, что может привести к более серьезным повреждениям оборудования и простоям производства.
В заключение, ток в валу является важной причиной перегорания подшипников во взрывозащищенных двигателях, но это не единственный фактор. Точная диагностика зависит от точного определения характерных различий различных неисправностей и всестороннего анализа условий эксплуатации, электрических параметров и механического состояния взрывозащищенного двигателя. Только точное определение первопричины неисправности позволит принять эффективные меры по предотвращению и контролю, обеспечивающие стабильную работу взрывозащищенного двигателя и продлевающие срок службы оборудования.