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摘要：分析并处理了空气压缩机因轴承失效引起的停机故障，对电机轴进行修复处理，并对电机进行整体解体检查，依据检查结果做出具体的电机定子修复方案，然后依据修复方案修复定子铁芯。
关键词：空气压缩机；电机；轴承失效；停机故障；修复
【分类号】：TD327
概述
丹霞冶炼厂制氧站使用三台C140MX3型英格索兰空气压缩机，其电机型号：ASCK-LDA07 900HP-2 10KV，电机的轴承是日本精工株氏会社（NSK）所生产的滚动轴承，型号：6315C3。
空压机负责全厂压缩空气的供给，平时三台都是满负荷运行，对全厂用户来说，它的安全、稳定、长期运行至关重要。
1 故障表象
1.1后端轴承故障
2013年4月16号，操作人员在巡检时，发现3#空压机后轴承端盖发热严重，且伴有异响，一般轴承振动大的原因有：
1）润滑不良 2）轴承磨损 3）机组对中不良 4）轴承安装间隙过大 5）轴承本身质量问题 6）电机转子存在不平衡。
在向前、后轴承添加润滑脂后，故障仍然没有消除，但空压机各级振动值正常，初步判断是轴承烧坏，停机拆卸轴承后，发现轴承保持架已破碎，轴承保持架隔离各滚子的支架已掉落，支架已被挤压成两瓣，表面呈黑色，且有黑色焦糊状物附着，轴承大部分滚子与外圈挤压在一起，没有间距，轴承外圈轨道未出现明显的凹痕，但有黑色焦糊状附着物，轴承内圈轨道有明显的凹痕，凹痕距离很近且分布不均。
更换新轴承后空压机运行正常。
1.2前端轴承故障
2013年10月18号又出现电机很大的异响声，且电机振动也比平时较大，但这次后轴承发热现象不明显，用红外线测温仪测量前轴承端盖的温度，高达55℃，因此我们立即停机，检查前轴承后，轴承的挡油盘已被压裂，轴和轴承内圈接触处磨损明显，轴承的保持架和滚珠磨碎了，用游标卡尺测量轴的磨损程度，发现轴和轴承内圈接触处比正常值少0.5㎜。
2 故障分析
这次发生的轴承烧损事故比上次要严重得多，它不是简单的更换轴承就能恢复，而是要把电机轴的磨损部位修复，更为严重的是，极有可能电机的转子会被磨损，定子线圈会被烧坏。
2.1轴承失效过程分析
1）轴承滚子及内外圈表面存在黑色焦糊装附着物，这主要是润滑脂高温发生炭化现象的产物，结合振动数据及其轴承部件说明轴承失效前不存在缺油现象。
2）压缩机在加、卸载过程中，电动机存在负载变化较大情况，虽然轴承保持架在设备运转过程中不是受力部件，但存在缺陷的轴承保持架会承受额外附加的载荷，致使轴承受力条件变差，在附加载荷的反复作用下缺陷逐步扩展，以至于存在局部缺陷的保持架支架在附加载荷的作用下断裂，造成部分滚子相互挤压，随着转子的继续转动，挤压在一起的滚子瞬间将临近的支架挤断，大部分滚子挤在一起转动，短时间内产生了大量热量，造成轴承温度急剧升高，轴承部件受热膨胀硬度降低，最终导致轴承失效。
3）轴承内圈表面的凹痕是由于其保持架失效，各滚子发生碰磨并出现高温，当温度达到一定的程度时，滚子在内圈滚道上发生挤压所致，所以内圈滚道上的凹痕分布不均，大小不一。
2.2电机轴磨损原因分析
电机轴磨损可能原因有：1）电机轴承跑外圈，即轴承外圈与轴承座间隙大，松动。
2）电机轴承跑内圈，即轴承内圈与轴间隙大，松动，轴摩擦后有明显温升灼烧的颜色。
3）电机轴弯曲。结合空压机的运行状况，轴承的缺陷导致频繁更换是引起电机轴磨损的主要原因。
轴承配合是过渡配合，轴承与轴配合是轴承的内圈与轴配合，使用的是基孔制，但为了防止轴承内圈与轴的最小极限尺寸配合时产生内圈滚动，伤害轴的表面，所以我们的轴承内圈都有0到几个μ的下偏公差来保证内圈不转动，所以轴承一般选择过渡配合就可以了，即使是选择过渡配合也不能超过3丝的过盈量。配合精度等级一般就选6级，有的时候也要看材料，还有加工工艺，理论上7级有点偏底了，5级配合的话就要用磨。
我们一般选用是：轴承内圈与轴配合轴选k6轴承外圈与孔配合孔选K6或K7一般情况下，轴一般标0～+0.005 如果是不常拆的话，就是+0.005～+0.01的过盈配合就可以了，如果要常常的拆装就是过渡配合就可以了。我们还要考虑到轴材料本身在转动时候的热胀，所以轴承越大的话，最好是-0.005～0的间隙配合，最大也不要超过0.01的间隙配合
综上所述，轴承失效（轴承磨损或破裂，轴承间隙变大；轴承走内圈或走外圈）后会引起转子下沉，加速电机轴的磨损，由于此时转子还在转动，造成转子与定子之间产生摩擦，运行久了会导致电机扫膛，破坏绕组线，造成短路。
3 故障处理
对电机整体解体检查，发现电机定、转子扫膛严重，定、转子铁芯部位已发蓝，定子铁芯发蓝部位其温度可达到500℃左右，已烧坏定子铁芯硅钢片上绝缘，定子铁芯硅钢片之间绝缘破坏会导致铁芯产生涡流、发热，长期运行会烧坏电机。
对定子铁芯重新做散片处理，更换定子线圈，转子铁芯修复。
其具体修复方案如下：
定子铁芯修复：
1） 拆除定子线圈。
2） 定子铁芯散片，重新叠压，做铁耗试验。
3） 更换定子线圈采用薄双丝单层0.05亚胺薄膜自粘云母扁铜线SBEFMB-70/155-2N F级电磁线，线圈的线棒材料必须是正规厂提供的线材，并符合GB6108至3-85标准要求，对地绝缘采用5440-1 F级粉云母带，以确保运行中满负荷时不过热。
4）更换定子槽楔、垫条、测温元件（Pt100）。
5）定子线圈焊接用HL303银铜焊料焊接。
6）定子浸漆绝缘处理。
7）更换定子引出线总成。
轉子铁芯修复：
1）转子转轴轴承挡位置喷镀，精车加工至合格尺寸。
2）轴承室修复。
3）转子校外圆及同心度。
4）转子校动平衡。
4 电机修复后的实验报告
1.电机空载1小时，轴承温度：轴伸端20℃，非轴伸端21℃，无异常振动与噪声。
2.卧式电机振动测量点发布示意图
电机振动测量值
测量数据 轴伸端
测量分布点 1 2 3
振速mm/s 1.1 0.6 1.4
5、总结
1）对新轴承质量进行检测（未投入使用时），例如采用轴承检测仪进行检验。
2）根据轴承失效前必然产生高温和高振动，随之引起电流的变化等现象，可选用电流保护、轴承温度控制保护及振动开关保护等措施，防止轴承失效后引起更严重故障的出现。
轴承失效首先是保持架的局部破裂，引起滚动体之间不能保持一定间隔，造成相互挤压，最终导致轴承在短时间内失效。轴承保持架可能存在的质量缺陷是导致轴承失效，最终导致抱轴和扫膛的主要原因。
关键词：空气压缩机；电机；轴承失效；停机故障；修复
【分类号】：TD327
概述
丹霞冶炼厂制氧站使用三台C140MX3型英格索兰空气压缩机，其电机型号：ASCK-LDA07 900HP-2 10KV，电机的轴承是日本精工株氏会社（NSK）所生产的滚动轴承，型号：6315C3。
空压机负责全厂压缩空气的供给，平时三台都是满负荷运行，对全厂用户来说，它的安全、稳定、长期运行至关重要。
1 故障表象
1.1后端轴承故障
2013年4月16号，操作人员在巡检时，发现3#空压机后轴承端盖发热严重，且伴有异响，一般轴承振动大的原因有：
1）润滑不良 2）轴承磨损 3）机组对中不良 4）轴承安装间隙过大 5）轴承本身质量问题 6）电机转子存在不平衡。
在向前、后轴承添加润滑脂后，故障仍然没有消除，但空压机各级振动值正常，初步判断是轴承烧坏，停机拆卸轴承后，发现轴承保持架已破碎，轴承保持架隔离各滚子的支架已掉落，支架已被挤压成两瓣，表面呈黑色，且有黑色焦糊状物附着，轴承大部分滚子与外圈挤压在一起，没有间距，轴承外圈轨道未出现明显的凹痕，但有黑色焦糊状附着物，轴承内圈轨道有明显的凹痕，凹痕距离很近且分布不均。
更换新轴承后空压机运行正常。
1.2前端轴承故障
2013年10月18号又出现电机很大的异响声，且电机振动也比平时较大，但这次后轴承发热现象不明显，用红外线测温仪测量前轴承端盖的温度，高达55℃，因此我们立即停机，检查前轴承后，轴承的挡油盘已被压裂，轴和轴承内圈接触处磨损明显，轴承的保持架和滚珠磨碎了，用游标卡尺测量轴的磨损程度，发现轴和轴承内圈接触处比正常值少0.5㎜。
2 故障分析
这次发生的轴承烧损事故比上次要严重得多，它不是简单的更换轴承就能恢复，而是要把电机轴的磨损部位修复，更为严重的是，极有可能电机的转子会被磨损，定子线圈会被烧坏。
2.1轴承失效过程分析
1）轴承滚子及内外圈表面存在黑色焦糊装附着物，这主要是润滑脂高温发生炭化现象的产物，结合振动数据及其轴承部件说明轴承失效前不存在缺油现象。
2）压缩机在加、卸载过程中，电动机存在负载变化较大情况，虽然轴承保持架在设备运转过程中不是受力部件，但存在缺陷的轴承保持架会承受额外附加的载荷，致使轴承受力条件变差，在附加载荷的反复作用下缺陷逐步扩展，以至于存在局部缺陷的保持架支架在附加载荷的作用下断裂，造成部分滚子相互挤压，随着转子的继续转动，挤压在一起的滚子瞬间将临近的支架挤断，大部分滚子挤在一起转动，短时间内产生了大量热量，造成轴承温度急剧升高，轴承部件受热膨胀硬度降低，最终导致轴承失效。
3）轴承内圈表面的凹痕是由于其保持架失效，各滚子发生碰磨并出现高温，当温度达到一定的程度时，滚子在内圈滚道上发生挤压所致，所以内圈滚道上的凹痕分布不均，大小不一。
2.2电机轴磨损原因分析
电机轴磨损可能原因有：1）电机轴承跑外圈，即轴承外圈与轴承座间隙大，松动。
2）电机轴承跑内圈，即轴承内圈与轴间隙大，松动，轴摩擦后有明显温升灼烧的颜色。
3）电机轴弯曲。结合空压机的运行状况，轴承的缺陷导致频繁更换是引起电机轴磨损的主要原因。
轴承配合是过渡配合，轴承与轴配合是轴承的内圈与轴配合，使用的是基孔制，但为了防止轴承内圈与轴的最小极限尺寸配合时产生内圈滚动，伤害轴的表面，所以我们的轴承内圈都有0到几个μ的下偏公差来保证内圈不转动，所以轴承一般选择过渡配合就可以了，即使是选择过渡配合也不能超过3丝的过盈量。配合精度等级一般就选6级，有的时候也要看材料，还有加工工艺，理论上7级有点偏底了，5级配合的话就要用磨。
我们一般选用是：轴承内圈与轴配合轴选k6轴承外圈与孔配合孔选K6或K7一般情况下，轴一般标0～+0.005 如果是不常拆的话，就是+0.005～+0.01的过盈配合就可以了，如果要常常的拆装就是过渡配合就可以了。我们还要考虑到轴材料本身在转动时候的热胀，所以轴承越大的话，最好是-0.005～0的间隙配合，最大也不要超过0.01的间隙配合
综上所述，轴承失效（轴承磨损或破裂，轴承间隙变大；轴承走内圈或走外圈）后会引起转子下沉，加速电机轴的磨损，由于此时转子还在转动，造成转子与定子之间产生摩擦，运行久了会导致电机扫膛，破坏绕组线，造成短路。
3 故障处理
对电机整体解体检查，发现电机定、转子扫膛严重，定、转子铁芯部位已发蓝，定子铁芯发蓝部位其温度可达到500℃左右，已烧坏定子铁芯硅钢片上绝缘，定子铁芯硅钢片之间绝缘破坏会导致铁芯产生涡流、发热，长期运行会烧坏电机。
对定子铁芯重新做散片处理，更换定子线圈，转子铁芯修复。
其具体修复方案如下：
定子铁芯修复：
1） 拆除定子线圈。
2） 定子铁芯散片，重新叠压，做铁耗试验。
3） 更换定子线圈采用薄双丝单层0.05亚胺薄膜自粘云母扁铜线SBEFMB-70/155-2N F级电磁线，线圈的线棒材料必须是正规厂提供的线材，并符合GB6108至3-85标准要求，对地绝缘采用5440-1 F级粉云母带，以确保运行中满负荷时不过热。
4）更换定子槽楔、垫条、测温元件（Pt100）。
5）定子线圈焊接用HL303银铜焊料焊接。
6）定子浸漆绝缘处理。
7）更换定子引出线总成。
轉子铁芯修复：
1）转子转轴轴承挡位置喷镀，精车加工至合格尺寸。
2）轴承室修复。
3）转子校外圆及同心度。
4）转子校动平衡。
4 电机修复后的实验报告
1.电机空载1小时，轴承温度：轴伸端20℃，非轴伸端21℃，无异常振动与噪声。
2.卧式电机振动测量点发布示意图
电机振动测量值
测量数据 轴伸端
测量分布点 1 2 3
振速mm/s 1.1 0.6 1.4
5、总结
1）对新轴承质量进行检测（未投入使用时），例如采用轴承检测仪进行检验。
2）根据轴承失效前必然产生高温和高振动，随之引起电流的变化等现象，可选用电流保护、轴承温度控制保护及振动开关保护等措施，防止轴承失效后引起更严重故障的出现。
轴承失效首先是保持架的局部破裂，引起滚动体之间不能保持一定间隔，造成相互挤压，最终导致轴承在短时间内失效。轴承保持架可能存在的质量缺陷是导致轴承失效，最终导致抱轴和扫膛的主要原因。