溫度是描述電機(jī)軸承運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)基本參數(shù)。對于投入使用的電機(jī)軸承溫度的監(jiān)控已經(jīng)成了很多電機(jī)的標(biāo)配。作為電機(jī)以及電機(jī)軸承運(yùn)行的一個(gè)重要監(jiān)控參數(shù)，對這個(gè)參數(shù)的分析是對電機(jī)以及軸承運(yùn)行狀態(tài)以及故障分析的重要手段。
從電機(jī)軸承溫度分析的角度看，首先，在時(shí)間角度上看，電機(jī)軸承的溫度是一個(gè)隨著時(shí)間推移而呈現(xiàn)的數(shù)值。因此對溫度分析可以從時(shí)域展開。
另外，電機(jī)作為一個(gè)整體，軸承作為一個(gè)零件，不論在什么時(shí)候的某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上都會有一個(gè)溫度的分布。因此，電機(jī)軸承的溫度分析也可以從溫度分布的角度展開。
一、電機(jī)軸承溫度的時(shí)域分析
電機(jī)軸承溫度的時(shí)域分析實(shí)際上是研究電機(jī)軸承溫度隨時(shí)間變化而變化的方法。事實(shí)上時(shí)間對溫度的影響更直接的是軸承自身情況、軸承負(fù)載情況、環(huán)境情況隨時(shí)間變化而變化的一種體現(xiàn)。
對于正常使用的電機(jī)軸承而言，在電機(jī)不運(yùn)行的時(shí)候，軸承的溫度與電機(jī)機(jī)座、軸的溫度相同。此時(shí)，電機(jī)不運(yùn)行，自身不發(fā)熱；同時(shí)軸承不運(yùn)行，軸承也不發(fā)熱。此時(shí)電機(jī)軸承的溫度與環(huán)境溫度一致。因此環(huán)境溫度給了電機(jī)軸承溫度一個(gè)參考。這個(gè)環(huán)境包括空氣介質(zhì)溫度，也包括周圍設(shè)備傳導(dǎo)溫度等因素。
對于運(yùn)行的電機(jī)而言，電機(jī)各個(gè)零部件（包括繞組，密封件，軸承等）在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候會發(fā)熱。而作為整體機(jī)構(gòu)的一個(gè)部分，相互存在熱傳導(dǎo)。此時(shí)，如果電機(jī)負(fù)載加重，或者某個(gè)零部件出現(xiàn)故障，都會引起電機(jī)軸承溫度的變化。這種軸承溫度的變化就是電機(jī)軸承溫度時(shí)域分析的手段。
首先，工程師通過溫度監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)了電機(jī)軸承的溫度高于歷史溫度。因此提示需要對溫度異常進(jìn)行排查。前已述及，這種溫度的變化中，零部件故障是原因之一，而非全部原因。因此對這些原因的排查就構(gòu)成了故障診斷與分析。
筆者多年前曾遇到過一個(gè)電機(jī)軸承投訴，反映的是軸承溫度通常是50度，但是某一臺電機(jī)驅(qū)動端軸承的溫度達(dá)到了60度。工程師根據(jù)電機(jī)軸承溫度的變化提示出了可能的故障。但是在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，電機(jī)軸承驅(qū)動端位于電機(jī)冷卻風(fēng)出風(fēng)口。而此處出風(fēng)口的溫度就已經(jīng)達(dá)到了56度。換言之，電機(jī)軸承工作在高于50度的環(huán)境中，軸承不可能自身的溫度還維持在50度。這個(gè)過程就是通過溫度變化，同時(shí)參考環(huán)境溫度得到的基本分析。
另外，大數(shù)據(jù)技術(shù)給了電機(jī)軸承溫度時(shí)域分析更多的可能性。比如電機(jī)軸承隨著負(fù)載溫度變化的趨勢是否符合普遍趨勢；電機(jī)溫度的變化趨勢是否符合應(yīng)有的負(fù)載變動趨勢等。
二、電機(jī)軸承溫度分布分析
前面討論的是電機(jī)軸承單獨(dú)測點(diǎn)溫度隨著時(shí)間變化趨勢而變化的分析，我們稱之為溫度的時(shí)域分析。事實(shí)上，作為一個(gè)設(shè)備的整體，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行和發(fā)熱的時(shí)候，由于熱傳遞的原因，同一設(shè)備上不同位置呈現(xiàn)一定的分布。
對于電機(jī)而言，這種熱分布在正常狀態(tài)下呈現(xiàn)一個(gè)樣貌，那么在非正常狀態(tài)下這種熱的分布會出現(xiàn)與“正常分布“不同的形式。
在進(jìn)行電機(jī)軸承溫度分布分析之前，需要先了解電機(jī)運(yùn)行時(shí)不同部分在運(yùn)行的時(shí)候是作為“熱源”還是作為“熱阻”出現(xiàn)的。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行的時(shí)候，原本的“熱阻”變成了“熱源”則標(biāo)志這個(gè)部分可能存在某種問題。
工程中可能會用熱成像儀對電機(jī)的溫度分布做一定的分析。但是很多時(shí)候，在不具備熱成像儀的時(shí)候，不同測點(diǎn)溫度之間的關(guān)系也可以反映一定的熱分布。
最常見的問題是，軸承在電機(jī)中的溫度是否會高于電機(jī)本體？
具體而言就是回答“軸承是電機(jī)的熱源么？”。
這就需要對電機(jī)軸承在電機(jī)中的“正常分布”有一定的了解。
首先，軸承轉(zhuǎn)動，內(nèi)部存在摩擦，摩擦發(fā)熱。因此軸承確實(shí)是電機(jī)運(yùn)行的熱源之一。
但是這樣的答案不能滿足需求。軸承是熱源，不代表軸承溫度就會比電機(jī)高。事實(shí)上軸承是電機(jī)中的一個(gè)次要熱源。軸承的溫度更多的是受到電機(jī)的影響。
換言之，軸承溫度不應(yīng)該成為電機(jī)溫升的主要貢獻(xiàn)者。這個(gè)結(jié)論是一個(gè)“正常狀態(tài)”的概念。當(dāng)實(shí)際電機(jī)溫度分布與此不符的時(shí)候，就應(yīng)該引起關(guān)注。那么，如何進(jìn)行電機(jī)軸承發(fā)熱問題的分析呢？
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