刘斌¹　赵齐²

（1.江苏省骆运管理处　223800；2.南京市市政设施综合养护管理处　210000）

　　1　工程概况

　　江苏省沙集抽水站位于睢宁县沙集镇南约2km处的徐洪河上，该站是江苏省利用世行贷款建造的泵站之一，为采用国内招标建设的泵站工程。该站选用1800HLB-10.5型立式混流泵，共5台套，单机流量10M3/S，设计扬程10.5m，配套TL1600-20/2150主电机5台，功率1600kw，总装机容量8000kw。

　　TL1600-20/2150型主电机共有8块推力瓦，用于支承机组转动部分的全部重量，推力瓦底部用抗重螺栓支承在机架的轴承座上，并且推力瓦的抗重螺栓支承孔是偏心的，电机的上、下机架的油槽内各装有4块导轴瓦用来控制主轴的径向位移。

　　2　轴电压和轴电流的产生

　　轴电压是电动机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。电动机正常运行时，在主轴上会产生一定数值的电压，大型电机达5-15V。轴电压产生原因一般有以下几种：

　　（1）磁阻不平衡产生轴电压

　　电动机是在正弦交变的电压下运行的，电动机的转子是在正弦交变的磁场中运行。当电动机定子铁芯的圆周方向上的磁阻发生不平衡时，便产生与轴相交链的交变磁通，从而产生交变电势，当电动机产生转动的磁极旋转，通过各磁场极的磁通发生了变化，于是就产生了与轴相交链的磁通。随着磁极的旋转，与轴相交链的磁通交替变化，便产生了轴电压。例如，电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。这种电压是沿轴向而产生的，如果与轴两侧的轴承直接接触形成闭合回路，就产生了轴电流。

　　（2）逆变供电产生轴电压

　　电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。

　　（3）静电感应产生轴电压

　　在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴电压。

　　（4）外部电源的介入产生轴电压

　　由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。

　　（5）其他原因

　　静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素，都有可能导致轴电压的产生。轴电压产生后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。静电荷产生的轴电压是间歇的，并且是非周期性的，其大小与运转状态、流体的状态等因素关系很大。

　　3　轴电流对轴承的破坏

　　正常情况下，转轴与轴承间的润滑油膜起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴瓦和转轴的金属接触点通过，由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴瓦局部烧熔，被烧熔的轴瓦合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴瓦内表面上烧出小凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴瓦合金的高，通常表现出来的症状是轴瓦内表面被压出条状电弧伤痕。

　　同样，由于轴电流的存在，它在镜板和推力瓦间产生小电弧的侵蚀，使被烧熔推力瓦合金逐渐粘吸到镜板上，破坏推力瓦工作面，引起推力瓦过热甚至烧瓦事故的发生。此外，轴电流的电解作用也会使润滑油变黑，降低润滑性能，使轴承温度升高。

　　在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存在，那么电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。

　　4　轴电流的防范

　　针对轴电流形成的根本原因，可以采用如下防范措施：

　　（1）在电机的制造过程中，应该按电机的磁极数来进行铁芯分割数的组合，合理设计，以减少产生轴电压的各种因素。

　　（2）对于磁阻不平衡产生的轴电压，采用在电动机一侧的轴承座下加绝缘垫的方法来防止轴电流的产生。这种方法主要是运用绝缘垫割断轴与轴瓦之间形成的回路，使轴电流无法产生。

　　在大修中我们一直采用这种方法，为了防止轴电流对轴瓦的侵蚀，将轴承与基础用绝缘物隔开，以切断电流的回路。采用在推力轴承的推力头与镜板之间装有两块分半式绝缘垫，一般用酚醛层压布板或3240环氧玻璃布板制成，厚度2mm，直径大于镜板2mm，镜板与推力头的连接螺丝外用绝缘套管进行绝缘，在上、下导轴瓦的顶、底及背面，均设有绝缘用的绝缘板。所有绝缘物事先烘干，在绝缘安装后，轴承对地绝缘用500V摇表检查，绝缘电阻应不低与0.3MΩ。

　　（3）由静电荷引起的轴电压可以采用在电机负荷侧的轴上加一块接地碳刷。碳刷接地必须可靠，并且与转轴可靠接触。这样就能随时将电机轴上的静电荷引向大地，保证转轴电位为零电位，使其不能形成轴电压，避免电荷放电形成的瞬间轴电流。

　　（4）及时检查轴与轴瓦之间润滑油的纯度，发现油中带水必须进行过滤处理，否则油膜的绝缘强度不能满足要求，容易被低电压击穿。另外，还要保持绝缘垫的干净和干燥，切实使绝缘垫起到绝缘的作用。

　　（5）为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成轴电流，检修运行人员应细致检查并加强导线或垫片绝缘，以消除不必要的轴电流隐患。

　　（6）通过一些先进的轴电流监测装置，测量或在线监视轴电流，可以实时观察轴电流的变化情况，遇有紧急情况可及时报警。①测量装置。FZD-3型发电机轴电流监视装置是专门检测轴电流大小的设备，装置由传感器和检测显示装置两部分组成。传感器为一个圆形环，可分两瓣或四瓣，套在发电机轴的适当位置。检测显示装置是标准型的二次仪表，可安装于控制柜上，监视、报警或控制停机，防止轴瓦损坏，保证机组安全运行。②在线监测装置。ZDL轴电流监测装置采用德国SIEMENS公司PLC为核心控制部件构成控制器，采用空心环形互感器为轴电流传感器，监测水轮发电机组大轴产生的轴电流变化。PLC实时监测轴电流传感器的变化值与大轴电流呈线性变化关系，经滤波、数值变换处理后，确认轴电流超过整定值后，PLC控制器输出二级报警信号。控制器采用液晶作为显示单元，参数整定、实时显示清晰直观。同时，PLC控制器可输出与轴电流（0-5A）对应标准的4-20mA模拟量信号，满足计算机监控系统测量要求。

　　5　结论

　　电动机产生轴电压是不可避免的，由轴电压形成的轴电流对设备的危害是严重的，我们必须采取切实可行的措施防止轴电流的形成，Z大程度地降低轴电流对设备的损伤，使设备安全运行，提高泵站的经济效益。
 

来源：《江苏水利》2007年10期