电机轴承温度的时域与分布分析

      温度是描述电机轴承运行状态的一个基本参数。对于投入使用的电机轴承温度的监控已经成了很多电机的标配。作为电机以及电机轴承运行的一个重要监控参数，对这个参数的分析是对电机以及轴承运行状态以及故障分析的重要手段。

 

      从电机轴承温度分析的角度看，首先，在时间角度上看，电机轴承的温度是一个随着时间推移而呈现的数值。因此对温度分析可以从时域展开。

      另外，电机作为一个整体，轴承作为一个零件，不论在什么时候的某一个时间点上都会有一个温度的分布。因此，电机轴承的温度分析也可以从温度分布的角度展开。

 

电机轴承温度的时域分析

      电机轴承温度的时域分析实际上是研究电机轴承温度随时间变化而变化的方法。事实上时间对温度的影响更直接的是轴承自身情况、轴承负载情况、环境情况随时间变化而变化的一种体现。

      对于正常使用的电机轴承而言，在电机不运行的时候，轴承的温度与电机机座、轴的温度相同。此时，电机不运行，自身不发热；同时轴承不运行，轴承也不发热。此时电机轴承的温度与环境温度一致。因此环境温度给了电机轴承温度一个参考。这个环境包括空气介质温度，也包括周围设备传导温度等因素。

      对于运行的电机而言，电机各个零部件（包括绕组，密封件，轴承等）在运转的时候会发热。而作为整体机构的一个部分，相互存在热传导。此时，如果电机负载加重，或者某个零部件出现故障，都会引起电机轴承温度的变化。这种轴承温度的变化就是电机轴承温度时域分析的手段。

      首先，工程师通过温度监控，发现了电机轴承的温度高于历史温度。因此提示需要对温度异常进行排查。前已述及，这种温度的变化中，零部件故障是原因之一，而非全部原因。因此对这些原因的排查就构成了故障诊断与分析。

      多年前曾遇到过一个电机轴承投诉，反映的是轴承温度通常是50度，但是某一台电机驱动端轴承的温度达到了60度。工程师根据电机轴承温度的变化提示出了可能的故障。但是在现场发现，电机轴承驱动端位于电机冷却风出风口。而此处出风口的温度就已经达到了56度。换言之，电机轴承工作在高于50度的环境中，轴承不可能自身的温度还维持在50度。这个过程就是通过温度变化，同时参考环境温度得到的基本分析。

      另外，大数据技术给了电机轴承温度时域分析更多的可能性。比如电机轴承随着负载温度变化的趋势是否符合普遍趋势；电机温度的变化趋势是否符合应有的负载变动趋势等。

电机轴承温度分布分析

      前面讨论的是电机轴承单独测点温度随着时间变化趋势而变化的分析，我们称之为温度的时域分析。事实上，作为一个设备的整体，当设备运行和发热的时候，由于热传递的原因，同一设备上不同位置呈现一定的分布。

      对于电机而言，这种热分布在正常状态下呈现一个样貌，那么在非正常状态下这种热的分布会出现与“正常分布“不同的形式。

      在进行电机轴承温度分布分析之前，需要先了解电机运行时不同部分在运行的时候是作为“热源”还是作为“热阻”出现的。当电机运行的时候，原本的“热阻”变成了“热源”则标志这个部分可能存在某种问题。

      工程中可能会用热成像仪对电机的温度分布做一定的分析。但是很多时候，在不具备热成像仪的时候，不同测点温度之间的关系也可以反映一定的热分布。

      最常见的问题是，轴承在电机中的温度是否会高于电机本体？

      具体而言就是回答“轴承是电机的热源么？”。

      这就需要对电机轴承在电机中的“正常分布”有一定的了解。

      首先，轴承转动，内部存在摩擦，摩擦发热。因此轴承确实是电机运行的热源之一。

      但是这样的答案不能满足需求。轴承是热源，不代表轴承温度就会比电机高。事实上轴承是电机中的一个次要热源。轴承的温度更多的是受到电机的影响。

      换言之，轴承温度不应该成为电机温升的主要贡献者。这个结论是一个“正常状态”的概念。当实际电机温度分布与此不符的时候，就应该引起关注。