加熱爐鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行中遇到負(fù)荷端軸承發(fā)熱的問題。兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)在工作半年以內(nèi)都出現(xiàn)電機(jī)負(fù)荷端軸承嚴(yán)重發(fā)熱的現(xiàn)象，軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂熔化，很短時(shí)間后軸承抱死，電機(jī)堵轉(zhuǎn)跳閘，致使加熱爐停爐，給生產(chǎn)造成很大影響。將電機(jī)退下后檢查，發(fā)現(xiàn)軸承盒內(nèi)已無(wú)潤(rùn)滑脂，軸承發(fā)熱變黑，內(nèi)外套上有搓衣板樣的條形燒蝕條紋。根據(jù)這些情況我們判斷軸承電流是電機(jī)負(fù)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(yīng)電動(dòng)機(jī)中，電機(jī)的軸承電流是始終存在的。正弦波電源驅(qū)動(dòng)下，因電機(jī)定轉(zhuǎn)子齒槽尺寸的偏差，磁性材料定向?qū)傩缘母淖?，或者供電電源三相不平衡等原因，都?huì)引起電機(jī)磁通的不平衡，在轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)下，因產(chǎn)生原理的不同，電機(jī)軸承電流的危害大大增加。通用變頻器多采用PWM調(diào)制方式，逆變回路用高頻功率元件（如IGBT等），在電機(jī)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(cè)電壓，頻率等于逆變器開關(guān)頻率。該共模電壓經(jīng)定轉(zhuǎn)子之間的靜電電容耦合在轉(zhuǎn)子軸上也產(chǎn)生相同頻率的軸電壓，通常變頻器逆變側(cè)載波頻率很高，在10kHz以上，過高的頻率和定子、電纜相感應(yīng)，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(jī)各部分之間有大小不等的分布電容，構(gòu)成電機(jī)的零序回路，其中流經(jīng)軸承的對(duì)地放電就形成軸承電流。正常狀態(tài)下，軸承滾珠懸浮在潤(rùn)滑脂形成的油膜中，潤(rùn)滑油膜起到絕緣作用，當(dāng)油膜因某種原因被破壞或過高的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(nèi)外圈和滾珠上形成燒蝕，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)發(fā)展成延軸承內(nèi)外圈一周的象搓衣板樣的條紋，并升高軸承溫度，溶化潤(rùn)滑脂，更加劣化軸承的運(yùn)行。

2　共模電流的路徑

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

3　常見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(cè)加裝正弦波濾波器，改善輸出電流波形；將電機(jī)一端的軸承做絕緣處理，截?cái)嗔鹘?jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸和軸承的環(huán)流；在電機(jī)輸出軸上安裝接地碳刷，抑制經(jīng)負(fù)荷接地的軸延伸電流等等。這多種方式能抑制相應(yīng)的。

4　風(fēng)機(jī)負(fù)荷端軸承損壞過程分

基于以上的軸承電流形成原理，并結(jié)合電機(jī)的運(yùn)行情況，我們分析負(fù)荷端軸承的損壞失效是一個(gè)過程，軸承電流是主要原因，同時(shí)機(jī)械震動(dòng)、潤(rùn)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(jī)電機(jī)投用后，由于軸承間隙均勻，潤(rùn)滑充分，潤(rùn)滑油膜均勻，軸承電流還不構(gòu)成很大威脅，隨著潤(rùn)滑脂的消耗，負(fù)荷端的震動(dòng)加大首先導(dǎo)致負(fù)荷端軸承間隙加大，軸承電壓擊穿放電嚴(yán)重，軸承電流增大，使得負(fù)荷端軸承內(nèi)道出現(xiàn)電燒蝕，溫度升高，潤(rùn)滑脂液化，直到軸承磨損嚴(yán)重，發(fā)熱燒損。所以，我們認(rèn)為應(yīng)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(yīng)對(duì)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(jī)的現(xiàn)象。

（1）對(duì)電機(jī)和負(fù)荷重新找正，澆注電機(jī)安裝平臺(tái)基礎(chǔ)，加大地腳板厚度，提高電機(jī)地腳的剛度，減少運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)；

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

（3）將電機(jī)外殼和負(fù)荷機(jī)械設(shè)備用10mm2以上銅電纜相連后接地，使之與變頻器外殼和經(jīng)接地線相接，三者在相等的電位上。這樣，可有效減少流經(jīng)電機(jī)定子－機(jī)殼－電機(jī)負(fù)荷端軸承－轉(zhuǎn)軸－負(fù)載側(cè)軸承－地這一回路的軸延伸電流，減少負(fù)荷端軸承發(fā)熱；

（4）在變頻器輸出側(cè)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(jī)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(jī)軸承維護(hù)周期，每運(yùn)行滿4000小時(shí)（約6個(gè)月），退下電機(jī)，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(yán)重的及時(shí)更換。

6　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合施行以上措施，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、潤(rùn)滑充分，電機(jī)軸承溫升控制在可接受的范圍，軸承發(fā)熱導(dǎo)致電機(jī)跳閘的設(shè)備故障不再出現(xiàn)，給加熱爐的生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件。