電機軸承溫度的時域與分布分析

溫度是描述電機軸承運行狀態(tài)的一個基本參數(shù)。對于投入使用的電機軸承溫度的監(jiān)控已經(jīng)成了很多電機的標(biāo)配。作為電機以及電機軸承運行的一個重要監(jiān)控參數(shù)，對這個參數(shù)的分析是對電機以及軸承運行狀態(tài)以及故障分析的重要手段。

從電機軸承溫度分析的角度看，首先，在時間角度上看，電機軸承的溫度是一個隨著時間推移而呈現(xiàn)的數(shù)值。因此對溫度分析可以從時域展開。

另外，電機作為一個整體，軸承作為一個零件，不論在什么時候的某一個時間點上都會有一個溫度的分布。因此，電機軸承的溫度分析也可以從溫度分布的角度展開。

電機軸承溫度的時域分析

電機軸承溫度的時域分析實際上是研究電機軸承溫度隨時間變化而變化的方法。事實上時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)境情況隨時間變化而變化的一種體現(xiàn)。

對于正常使用的電機軸承而言，在電機不運行的時候，軸承的溫度與電機機座、軸的溫度相同。此時，電機不運行，自身不發(fā)熱；同時軸承不運行，軸承也不發(fā)熱。此時電機軸承的溫度與環(huán)境溫度一致。因此環(huán)境溫度給了電機軸承溫度一個參考。這個環(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。

對于運行的電機而言，電機各個零部件（包括繞組，密封件，軸承等）在運轉(zhuǎn)的時候會發(fā)熱。而作為整體機構(gòu)的一個部分，相互存在熱傳導(dǎo)。此時，如果電機負(fù)載加重，或者某個零部件出現(xiàn)故障，都會引起電機軸承溫度的變化。這種軸承溫度的變化就是電機軸承溫度時域分析的手段。

首先，工程師通過溫度監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)了電機軸承的溫度高于歷史溫度。因此提示需要對溫度異常進行排查。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電機軸承投訴，反映的是軸承溫度通常是50度，但是某一臺電機驅(qū)動端軸承的溫度達到了60度。工程師根據(jù)電機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)，電機軸承驅(qū)動端位于電機冷卻風(fēng)出風(fēng)口。而此處出風(fēng)口的溫度就已經(jīng)達到了56度。換言之，電機軸承工作在高于50度的環(huán)境中，軸承不可能自身的溫度還維持在50度。這個過程就是通過溫度變化，同時參考環(huán)境溫度得到的基本分析。

另外，大數(shù)據(jù)技術(shù)給了電機軸承溫度時域分析更多的可能性。比如電機軸承隨著負(fù)載溫度變化的趨勢是否符合普遍趨勢；電機溫度的變化趨勢是否符合應(yīng)有的負(fù)載變動趨勢等。

電機軸承溫度分布分析

前面討論的是電機軸承單獨測點溫度隨著時間變化趨勢而變化的分析，我們稱之為溫度的時域分析。事實上，作為一個設(shè)備的整體，當(dāng)設(shè)備運行和發(fā)熱的時候，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。

對于電機而言，這種熱分布在正常狀態(tài)下呈現(xiàn)一個樣貌，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。

在進行電機軸承溫度分布分析之前，需要先了解電機運行時不同部分在運行的時候是作為“熱源”還是作為“熱阻”出現(xiàn)的。當(dāng)電機運行的時候，原本的“熱阻”變成了“熱源”則標(biāo)志這個部分可能存在某種問題。

工程中可能會用熱成像儀對電機的溫度分布做一定的分析。但是很多時候，在不具備熱成像儀的時候，不同測點溫度之間的關(guān)系也可以反映一定的熱分布。

最常見的問題是，軸承在電機中的溫度是否會高于電機本體？

具體而言就是回答“軸承是電機的熱源么？”。

這就需要對電機軸承在電機中的“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。因此軸承確實是電機運行的熱源之一。

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高。事實上軸承是電機中的一個次要熱源。軸承的溫度更多的是受到電機的影響。

換言之，軸承溫度不應(yīng)該成為電機溫升的主要貢獻者。這個結(jié)論是一個“正常狀態(tài)”的概念。當(dāng)實際電機溫度分布與此不符的時候，就應(yīng)該引起關(guān)注。那么，如何進行電機軸承發(fā)熱問題的分析呢？

審核編輯：劉清