二線A水泥立磨主電機(jī)轉(zhuǎn)子軸裂紋事故案例分析
事故性質(zhì)：特大設(shè)備事故
事故經(jīng)過(guò)：
　　　2007年11月15日，16:00時(shí)左右，中控操作員報(bào)告二線水泥立磨主電機(jī)后軸瓦溫度56℃，有升高趨勢(shì)，水泥車(chē)間和設(shè)備部人員趕到現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)新加接地碳刷被卡住，有火花，更換了新碳刷，溫度趨于平穩(wěn)，并有下降趨勢(shì)，其它未見(jiàn)異常。22:00左右電機(jī)后軸瓦溫度上升到62℃。溫度又趨于平穩(wěn)，決定維持生產(chǎn)。11月16日8:50左右，檢查這臺(tái)特護(hù)電機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)，后軸瓦異音，馬上向公司領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，并減料停磨。
　　　綜合考慮電機(jī)修瓦的前后經(jīng)歷，公司領(lǐng)導(dǎo)研究決定立磨電機(jī)送往上海一電機(jī)廠進(jìn)行維修，二線水泥磨提前進(jìn)入中修。
　　　電機(jī)在上海市一電機(jī)有限公司的檢查修理經(jīng)過(guò)：
　　　11月16日18:30電子裝車(chē)出廠，11月18日晚電機(jī)到達(dá)上海一電機(jī)廠。11月19日，公司電氣技術(shù)人員和上海一電機(jī)廠一起，對(duì)電機(jī)進(jìn)行直阻和繞組絕緣實(shí)驗(yàn)（2500V搖表），結(jié)果都合格。下午對(duì)電機(jī)進(jìn)行解體抽轉(zhuǎn)子檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)掃膛較嚴(yán)重。廠家對(duì)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子清洗（專(zhuān)用電機(jī)清洗液），晚上烘干，次日做耐壓試驗(yàn)，決定是保養(yǎng)還是大修。
　　　11月20日上午電機(jī)定、轉(zhuǎn)子出烘箱冷卻，準(zhǔn)備做耐壓實(shí)驗(yàn)。下午耐壓試驗(yàn)結(jié)果為：定子交流7KV，轉(zhuǎn)子交流2.7KV，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不合格。電機(jī)絕緣受損嚴(yán)重，電機(jī)定轉(zhuǎn)子需大修更換線圈。豐潤(rùn)公司技術(shù)人員立即公司領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，領(lǐng)導(dǎo)要求做大修準(zhǔn)備。公司領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)晚22:30趕到上海。
　　　11月21日，公司領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)查看電機(jī)具體情況，和修理廠專(zhuān)家討論該電機(jī)事故的可能原因及大修方案。最后確定大修方案如下：
　　　1．確保導(dǎo)線截面積不變，設(shè)計(jì)、更換定子繞組。
　　　2．確保導(dǎo)線截面積不變，設(shè)計(jì)、更換轉(zhuǎn)子繞組。
　　　3．軸檔光車(chē)（軸承位）。
　　　4．前、后軸瓦重澆加工。
　　　5．前、后瓦油封更換。
　　　6．滑環(huán)車(chē)散熱溝（深度2mm），表面車(chē)平并拋光。
　　　7．新做軸瓦絕緣墊2套（因國(guó)內(nèi)不能做改為測(cè)繪）。
　　　8．轉(zhuǎn)子找動(dòng)平衡。
　　　9．軸瓦備測(cè)溫原件，及油管連接口加絕緣墊。
　　　10．裝配，試車(chē)
　　　11．提供事故分析報(bào)告
　　　11月22至11月23日，電機(jī)定轉(zhuǎn)子拆線，進(jìn)烘箱升溫烘干作線圈下線準(zhǔn)備，2:20轉(zhuǎn)子出烘箱后，發(fā)現(xiàn)軸負(fù)荷側(cè)在輪輻根部有裂紋（約占軸的3/1左右）。向公司領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)情況，并將照片傳過(guò)來(lái)，經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)同意更換新軸。
　　　11月24日，廠家找到毛坯軸，開(kāi)始加工新軸，同時(shí)拆卸舊軸，安排24小時(shí)不間斷加工。12月9日晚，電機(jī)大修完。22:30電機(jī)從上海一電機(jī)廠裝車(chē)出廠，12月11日17:30電機(jī)到廠連夜回裝，23:30分電機(jī)回裝就位，開(kāi)主電機(jī)磨合電刷滑環(huán)和軸瓦，12月12日早晨，電機(jī)精確找正并調(diào)整聯(lián)軸器間隙，16:54水泥立磨帶料運(yùn)行。
　　　遺留問(wèn)題：運(yùn)行幾天來(lái)，電機(jī)軸瓦溫度正常，運(yùn)行平穩(wěn)，但繞組溫度偏高，正與修理廠進(jìn)行交流，準(zhǔn)備淡季進(jìn)行處理。
　　　二線A水泥立磨電機(jī)軸瓦的幾次檢修經(jīng)過(guò)：
　　　1．第一次瓦溫高處理經(jīng)過(guò)：
　　　9月17日下午16點(diǎn)，水泥立磨主電機(jī)前后軸瓦溫度高報(bào)警，中控室停機(jī)，水泥電氣責(zé)工、公司領(lǐng)導(dǎo)及設(shè)備部技術(shù)人員相繼趕到現(xiàn)場(chǎng)，檢查電機(jī)前后軸瓦測(cè)溫?zé)犭娮?，前后軸瓦冷卻油站的供油壓力和前后軸瓦回油情況，均正常。判斷軸瓦在供油，冷卻和溫度檢測(cè)方面沒(méi)有問(wèn)題。再試車(chē)時(shí)軸瓦溫度上升趨勢(shì)減緩，于是決定減料和降低研磨壓力，讓電機(jī)帶負(fù)荷觀察運(yùn)行。同時(shí)安排設(shè)備部抓緊落實(shí)軸瓦備件采購(gòu)。
　　　2．第二次瓦溫高處理經(jīng)過(guò)：
　　　9月18日零點(diǎn)班主電機(jī)前后瓦各報(bào)一次溫度高，9月19日決定利用區(qū)調(diào)限電機(jī)會(huì)主動(dòng)停機(jī)，抽瓦檢查主電機(jī)軸瓦溫度高的原因。上午11時(shí)，工程公司將電機(jī)后瓦取出， 檢查發(fā)現(xiàn)鎢金側(cè)面有少量磨損，鎢金表面部分厚度減少，但并不影響正常使用，隨后將后瓦油池，油管，油箱等地方進(jìn)行清理并回裝。下午18時(shí)左右，將電機(jī)前瓦取出，發(fā)現(xiàn)上瓦有輕微磨損，但比后瓦磨損較重，下瓦北側(cè)磨損嚴(yán)重，最薄處鎢金厚度僅剩1mm左右，邊緣已有部分鎢金脫落。經(jīng)股份公司機(jī)械副總工、工程公司等專(zhuān)家檢查，判斷此瓦已經(jīng)不能再進(jìn)行刮瓦處理，但可以繼續(xù)使用，等到淡季和減速機(jī)大修同步處理，隨后對(duì)前瓦油池等進(jìn)行清洗后回裝。分析電機(jī)瓦異常磨損的原因，大家認(rèn)為可能是減速機(jī)輸入軸或聯(lián)軸器不正，導(dǎo)致電機(jī)軸受徑向力的結(jié)果，也與電機(jī)前瓦磨損北側(cè)，而后瓦磨損南側(cè)的現(xiàn)象相吻合，于是安排對(duì)電機(jī)找正，檢查減速機(jī)輸入軸。
　　　電機(jī)找正結(jié)果（單位：絲）：
　　　

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　　　9月20日凌晨1:50，電機(jī)處理完畢，中控室單開(kāi)電機(jī)，電機(jī)電流穩(wěn)定在82A，2:13溫度上升到44℃和45℃，在23分鐘內(nèi)瓦溫變化基本正常。隨后將主電機(jī)停下，觀察電機(jī)前/后軸瓦溫度略有下降，說(shuō)明測(cè)溫元件和供油潤(rùn)滑系統(tǒng)工作正常。2:21時(shí)磨主電機(jī)系統(tǒng)帶負(fù)荷運(yùn)行，2:29立磨帶料，隨后連續(xù)觀察2個(gè)小時(shí)，瓦溫一直正常。到5:08電機(jī)前瓦溫突然升高，5分鐘內(nèi)上升了5℃，電機(jī)前瓦溫度到64℃，電機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)。對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢查，并對(duì)照前瓦溫度曲線，判斷電機(jī)前瓦可能有部分鎢金脫落，但溫升并不高，前瓦鎢金脫落應(yīng)不嚴(yán)重。6:13再次將立磨開(kāi)啟，觀察瓦溫趨勢(shì)走向正常。隨后，安排崗位清洗回油過(guò)濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)有少量金屬碎屑，經(jīng)檢查是瓦表面鎢金；再次清洗時(shí)沒(méi)有。
　　　根據(jù)以上情況，安排操作員將磨喂料量控制在170噸/小時(shí)以下，對(duì)立磨電機(jī)進(jìn)行特護(hù)，維修車(chē)間倒班電工每一小時(shí)巡檢一次，對(duì)電機(jī)的電流，前后瓦溫，電機(jī)振動(dòng)情況進(jìn)行檢查。再次敦促設(shè)備部采購(gòu)電機(jī)前后軸瓦。
　　　3．第三次瓦溫高處理經(jīng)過(guò)：
　　　9月23日零點(diǎn)班和八點(diǎn)班，前后瓦交替報(bào)瓦溫高停，17:00左右，電機(jī)前軸瓦溫度升高，鑒于上次檢查結(jié)果決定抽瓦檢查，發(fā)現(xiàn)軸瓦鎢金脫落嚴(yán)重，已經(jīng)無(wú)法再正常使用。設(shè)備部聯(lián)系修瓦，軸瓦重新澆鑄鎢金并刮瓦，調(diào)整油囊和瓦間隙，電機(jī)再次找正并調(diào)整聯(lián)軸器間隙。至9月27日19:00左右，電機(jī)回裝完畢，單開(kāi)電機(jī)監(jiān)視運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)轉(zhuǎn)4小時(shí)后，前瓦穩(wěn)定在45℃，后瓦穩(wěn)定在47℃。然后連接聯(lián)軸器，9月28日3:33左右立磨電機(jī)帶料運(yùn)轉(zhuǎn)。繼續(xù)對(duì)立磨電機(jī)進(jìn)行特護(hù)。
　　　4．第四次瓦溫高處理經(jīng)過(guò)：
　　　10月18日21:23立磨主電機(jī)后軸瓦溫度高報(bào)（67℃），聯(lián)鎖停車(chē)。對(duì)照前瓦溫度曲線，懷疑后瓦可能有部分鎢金脫落或損壞，崗位人員清洗回油過(guò)濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)有少量金屬碎屑。決定拆瓦檢查，發(fā)現(xiàn)上瓦有一定磨損，下瓦上沿也有一定磨損。找接觸點(diǎn)刮瓦研瓦。10月19日19:00左右，電機(jī)回裝完畢，空載試車(chē)仍然溫度高停機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)檢查電機(jī)，判斷中控室溫度顯示與實(shí)際一致(采取溫度表測(cè)量和前、后瓦測(cè)溫回路對(duì)調(diào)兩種辦法)，連續(xù)測(cè)試幾次都是一樣結(jié)果。電話請(qǐng)示股份公司機(jī)械副總工，決定晚上再把瓦拆下來(lái)，明天早上現(xiàn)場(chǎng)決定修瓦方案。10月20日8:00，股份公司機(jī)械副總工來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)，共同檢查軸瓦的磨損情況，指出油囊尺寸和瓦的間隙不太合適，于是重新刮瓦，修整油囊，調(diào)整瓦的間隙，回裝后瓦并單機(jī)試車(chē)8小時(shí)，前后瓦溫度值走勢(shì)正常，穩(wěn)定在46℃，電流84A。然后進(jìn)一步找正電機(jī)聯(lián)軸器并安裝，帶負(fù)載試車(chē)2小時(shí)，10月20日22:25帶料運(yùn)行，監(jiān)視電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。電機(jī)電流約225A左右，前瓦溫度53℃，后瓦溫度63℃。隨后立磨特護(hù)運(yùn)行。
　　　5．第五次瓦溫高處理經(jīng)過(guò)：
　　　2007年11月2日16點(diǎn)班開(kāi)始，電機(jī)后瓦又報(bào)溫度高停機(jī)，11月3日零點(diǎn)班拆電機(jī)后瓦檢查，發(fā)現(xiàn)磨損不大，決定由工程公司對(duì)電機(jī)后瓦刮研修復(fù)，到16點(diǎn)班電機(jī)后軸瓦修完并回裝完畢，空試電機(jī)，后軸瓦溫度仍然上升很快，很快到達(dá)停機(jī)溫度。11月4日零點(diǎn)班接著拆瓦檢查，上午請(qǐng)到股份公司機(jī)械副總工、北重退休的刮瓦技師趙技師到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)，他指出軸瓦頂隙，側(cè)隙及油囊尺寸都不符合要求。經(jīng)過(guò)大家研究決定對(duì)后瓦重新澆鑄，由趙技師來(lái)重新刮研。
　　　11月6日16點(diǎn)多鐘，后瓦重新澆注加工完回廠，北重趙技師用自帶工具親自刮瓦、研瓦，并現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)安裝調(diào)整，11月7日零點(diǎn)班完畢，試車(chē)時(shí)后軸瓦溫度仍然上升非?？?，決定再連夜拆瓦檢查，發(fā)現(xiàn)下瓦口和上瓦有硬點(diǎn)，股份公司機(jī)械副總工、趙技師和大家分析后，決定修瓦再試一次，下午瓦修完并回裝完，試車(chē)時(shí)后軸瓦溫度仍然上升非?？?，試車(chē)兩次后，檢查電機(jī)后瓦熱電阻測(cè)溫桿，發(fā)現(xiàn)局部過(guò)熱，且在翻動(dòng)時(shí)測(cè)溫桿對(duì)電機(jī)外殼有時(shí)有輕微火花，判斷電機(jī)有軸電流產(chǎn)生，測(cè)量電流在0.1A至0.5A左右波動(dòng)，在允許的范圍內(nèi)，于是在電機(jī)的后軸伸處增加一個(gè)接地碳刷。18:02單試電機(jī)，后軸瓦溫升正常，監(jiān)視運(yùn)行1小時(shí)，前瓦46℃，后瓦50℃。16點(diǎn)班準(zhǔn)備開(kāi)磨，減速機(jī)高壓泵出口壓力低，最后查出是壓力傳感器壞，更換至11月8日零點(diǎn)班，二線水泥立磨帶料運(yùn)行。隨后電機(jī)特護(hù)運(yùn)行，并著手淡季對(duì)電機(jī)徹底檢查，保養(yǎng)或大修的準(zhǔn)備工作。
停機(jī)時(shí)間及經(jīng)濟(jì)損失：
　　　此設(shè)備事故造成二線A水泥立磨停機(jī)632.08小時(shí)，直接經(jīng)濟(jì)損失約42萬(wàn)元（修理費(fèi)）。
事故主要原因：
　　　1．電機(jī)故障原因：
　　?。?）故障現(xiàn)象：
　　　1) 定轉(zhuǎn)子鐵芯相擦，轉(zhuǎn)子掃膛。
　　　2) 轉(zhuǎn)子有軸電壓，軸電流產(chǎn)生。
　　　3) 定轉(zhuǎn)子繞組耐壓試驗(yàn)，絕緣被擊穿。
　　?。?）原因分析：
　　　轉(zhuǎn)子繞組拆除線圈后發(fā)現(xiàn)，主軸在負(fù)荷側(cè)輪輻焊接根部有明顯斷裂現(xiàn)象（這個(gè)裂紋在轉(zhuǎn)子繞組線圈拆除前無(wú)法看到），軸斷裂彎曲后使轉(zhuǎn)子鐵芯偏心，造成轉(zhuǎn)子鐵芯在固定的點(diǎn)周期相擦、掃膛。轉(zhuǎn)子繞組相擦部位慢慢磨損，磨損嚴(yán)重點(diǎn)絕緣破壞，最后轉(zhuǎn)子繞組局部短路，導(dǎo)致軸電壓軸電流的產(chǎn)生。隨著磨損加劇，軸電壓軸電流逐步增大。定轉(zhuǎn)子繞組絕緣磨損后進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有達(dá)到額定電壓就被擊穿。電機(jī)必須進(jìn)行更換定轉(zhuǎn)子繞組大修。
　　　總之，造成電機(jī)故障的根本原因是軸斷裂彎曲。
　　　2．軸斷裂的可能原因：
　　　轉(zhuǎn)子制造過(guò)程中，輪輻焊接部位經(jīng)過(guò)熱處理工藝，應(yīng)力未能完全消除，存在較多殘余應(yīng)力，當(dāng)負(fù)載過(guò)大或所帶負(fù)載振動(dòng)較大時(shí)，在軸的薄弱環(huán)節(jié)因應(yīng)力釋放產(chǎn)生裂痕，裂痕擴(kuò)大產(chǎn)生軸斷裂。
　　　總之，軸殘余應(yīng)力的存在及負(fù)載過(guò)大是產(chǎn)生軸斷裂的根本原因。
　　　3．其他原因：
　　?。?）長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)（額定電流為239A，工作電流230A左右），及立磨系統(tǒng)不可避免的振動(dòng)問(wèn)題，是造成軸斷裂的可能誘發(fā)因素。
　　?。?）在冀東的檢修規(guī)程中，沒(méi)有涉及電機(jī)軸電壓軸電流的檢查規(guī)范，和相應(yīng)的實(shí)施技術(shù)規(guī)范，規(guī)定的預(yù)防性檢查試驗(yàn)項(xiàng)目中也沒(méi)涉及此項(xiàng)內(nèi)容。
事故教訓(xùn)及今后的防范措施：
　　　此次電機(jī)事故不存在檢查，管理不到位，檢修措施不力等人為過(guò)錯(cuò)因素，因此不追究相關(guān)人員責(zé)任。
　　　1．在冀東的檢修規(guī)程中，增加高壓電機(jī)軸電壓軸電流的檢查規(guī)范和制度，和相應(yīng)的實(shí)施技術(shù)規(guī)范，在預(yù)防性試驗(yàn)中，盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
　　　2．電機(jī)軸瓦出現(xiàn)異常的溫升和磨損時(shí)，應(yīng)首先檢查軸電壓軸電流，對(duì)于軸電壓軸電流超標(biāo)的電機(jī)，應(yīng)盡早安排軸的整體探傷檢查項(xiàng)目。
　　　3．推動(dòng)集團(tuán)公司內(nèi)部建立共享備件庫(kù)，有條件時(shí)可推動(dòng)與大的伙伴或供應(yīng)商交換設(shè)備數(shù)據(jù)，利于調(diào)劑備品備件，減少故障停機(jī)時(shí)間。