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钻井用大功率电动机轴承安全系数分析（中国石油海洋工程有限公司钻井事业部韩京一刘志锐王建平耿凯）摘要：轴承作为电机的一个部件，除完成转子与定子间有效连接的基本功能外，并为转子的旋转运动提供保障功能，其好坏直接影响到转子的运转状态，以及电机的寿命。对于大功率电动机的新的应用领域----钻井行业，轴承的使用与更换至今无任何依据可以借阅。为此，我们在理论计算的基础上、结合相应的实际拆检测试，推导出钻井用大功率电动机的轴承安全系数。希望此文能为广大同仁提供一定的参考和帮助。关键词：轴承 更换 游隙轴承作为电机的一个部件，除完成转子与定子间有效连接的基本功能外，并为转子的旋转运动提供保障功能，其好坏直接影响到转子的运转状态，以及电机的寿命。对于大功率电动机的新的应用领域----钻井行业，轴承的使用与更换至今无任何依据可以借阅。为此，我们在理论计算的基础上、结合相应的实际拆检测试，推导出钻井用大功率电动机的轴承安全系数。一、大功率电动机的应用随着600KW及以上大功率电动机制造技术的完善，以及相应的电力电子应用技术的提高，钻井装备得到了迅猛发展—在短短的十几年内，由机械时代过渡到电气时代。从而使得大功率电动机在钻井行业得到了越来越多的应用（本文所列参数为7000米电动钻机基本配置）。大功率电动机在钻井行业的具体应用为：F1600泥浆泵1*1200KW（或2*600KW）450T绞车2*800KWZP375转盘 1*800KW1、电机铭牌参数：泥浆泵电机型号： YP2423L6-6H电压： 600V电流： 1348A调频范围： 0—76 Hz工作频率： 50.5 Hz功率： 1200KW转速： 1000RPM转子轴承： 6326 C3生产厂家： 大连天元电机厂2、绞车、转盘电机型号： YP2423L4-6MH电压： 600V电流： 912A调频范围： 0—75 Hz工作频率： 37.5 Hz功率： 800KW转速： 741RPM转子轴承： 6326 C3生产厂家： 大连天元电机厂3、SFK6326 C3轴承参数内径：130mm外径：280mm高度：58mm动负荷：229kn静负荷：216kn4、电机运行数据统计泥浆泵设计转速为0~130转，实际使用中为100转，对应的电机转速为1000RPM，此时的功率在1000~1100KW，泥浆泵从0~100转的加速时间小于10s,从100~0转的减速时间亦小于10s，泥浆泵的正常运转时间为3~15分钟/次（通常情况）。绞车的行程为0~28米，时间为20s/带载上行、15s/带载下行，电机转速为0~+1500~0~-1500~0 RPM往复运行，功率亦在0~+650~0~-650~0 KW 间往复波动。通过运行介绍，不能看出：泥浆泵电机属于突增突卸的运行状况；绞车电机则工作于短暂往复的工况下。此两工况完全背离了轴承设计的长时间平稳运行的要求。二、绞车电机的轴承寿命计算本理论计算书以《GB-T_6391-2003_滚动轴承_额定动载荷和额定寿命》为依据。基本额定寿命（引自 GB/T6391-2003/ISO 281:1990）1、电磁扭矩：Te=9550*P/n式中：Te—电磁扭矩，N.m；P—输出功率，KW；n—转速，r/min；Te =9550*P/n=9550*800/741=10310N.m2、切向力：Tf=FD/103式中：Tf—输出扭矩，N.m；F—切向力，N；D—输出轴径，mm；同一台电动机电磁扭矩与力矩扭矩近似相等（Te≈Tf），由此推导得到切向力为F= Tf /D*103=Te /D*103=10310/130*1000=79308 N即：切向力为79.308 KN。3、径向当量动负荷：Pr=XFr+YFa式中：Pr—径向当量动载荷，N；X—系数；Fr—轴承径向载荷；Y—系数；Fa—轴承轴向载荷；6326 C3属于径向接触沟型球轴承，其X=1、Y=0；且轴承径向载荷Fr就是切向力F；由此得Pr=XFr+YFa=Fr=F=79.308 KN4、基本额定寿命：L10=(Cr /Pr)3式中：L10—基本额定寿命，百