在線置換潤滑油脂技術(shù)在大中型電動機(jī)維護(hù)中的應(yīng)用

龐 忠, 顏志文, 肖 雷, 張 琪, 倪浩翔

(聯(lián)泓新材料科技股份有限公司，山東 滕州 277527)

0 引 言

良好的潤滑是保證電動機(jī)軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，它對提高軸承的承載能力和使用壽命有著重要作用。對軸承潤滑的主要目的是在運(yùn)動表面形成油膜以避免滾道、滾動體、保持架之間直接接觸，減少摩擦阻力，降低磨損和擦傷，減小摩擦發(fā)熱[1]。油膜的形成增大了接觸面積，減少了接觸應(yīng)力，這時軸承磨損較小，幾乎可以忽略不計(jì)。當(dāng)潤滑劑在使用中受到溫度、空氣、金屬催化、機(jī)械剪切等環(huán)境和作業(yè)因素的影響，基礎(chǔ)油成分氧化降解和添加劑失效，會形成對軸承有害的物質(zhì)，影響油膜的形成，導(dǎo)致接觸表面之間的應(yīng)力變大，從而加大軸承磨損，導(dǎo)致軸承運(yùn)行溫度升高[1]。如不能及時發(fā)現(xiàn)處理，會導(dǎo)致軸承抱軸事故發(fā)生。如果電動機(jī)出現(xiàn)軸承抱軸故障，輕則退出運(yùn)行，重則導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)或整個裝備無法正常工作，進(jìn)而可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

為避免因軸承潤滑問題導(dǎo)致的停機(jī)，提出一種用于電動機(jī)軸承的在線置換潤滑油脂技術(shù)，對電動機(jī)日常維護(hù)保養(yǎng)和應(yīng)急處理具有較好的作用。

1 現(xiàn)場處理典型案例

1.1 案例一：電動機(jī)滾動軸承發(fā)熱應(yīng)急處理

某公司電氣運(yùn)行人員巡檢發(fā)現(xiàn)EVA裝置X-900A 1 750 hp(約1 300 kW)的電動機(jī)運(yùn)行中驅(qū)動端軸承溫度升至81 ℃，且還有繼續(xù)上升的趨勢。

詢問電動機(jī)維護(hù)人員，確認(rèn)未對電動機(jī)加油。

查看該電動機(jī)加油記錄，顯示維護(hù)人員是按電動機(jī)廠家規(guī)定按時、按量加注的潤滑脂。

原因分析如下。

如果電動機(jī)運(yùn)行中加入潤滑脂，軸承室內(nèi)由于填入較多潤滑脂，空間較小，摩擦發(fā)熱較大導(dǎo)致軸承溫度升高。

維護(hù)人員確認(rèn)電動機(jī)未加潤滑脂。電動機(jī)軸承溫度異常升高，測量電動機(jī)振動數(shù)據(jù)合格，軸承聲音也無異常。在排除加注潤滑脂過多導(dǎo)致軸承發(fā)熱的可能后，考慮是潤滑脂潤滑性能降低導(dǎo)致電動機(jī)軸承溫度異常升高。

正常情況下，電機(jī)加注潤滑脂后軸承發(fā)熱時需往外排油?，F(xiàn)確認(rèn)電動機(jī)沒有加注潤滑脂，因此電動機(jī)停車往外排油的做法不可行。

嘗試給電動機(jī)在線加注潤滑脂，發(fā)現(xiàn)排出的潤滑脂顏色變黑，說明判斷正確，很可能是電動機(jī)軸承潤滑脂失效導(dǎo)致電動機(jī)軸承發(fā)熱。

電機(jī)維修人員繼續(xù)給X-900A電動機(jī)加注潤滑脂。加注過程中驅(qū)動端軸承溫度上升，電機(jī)維修人員利用電動機(jī)附近的氮?dú)?凈化風(fēng))管線對驅(qū)動端軸承進(jìn)行物理降溫，將電動機(jī)驅(qū)動端軸承溫度控制在70 ℃以下。待電動機(jī)排油孔排出潤滑脂顏色與所加入潤滑脂的顏色基本相同后，停止加注潤滑脂。

電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)行一定時間后，軸承溫度開始逐漸下降。逐漸關(guān)小氮?dú)?凈化風(fēng))管線閥門，直至電動機(jī)驅(qū)動端軸承脫離外部冷卻氣源后，軸承溫度穩(wěn)定在60 ℃左右。該電動機(jī)軸承繼續(xù)運(yùn)行2年未出現(xiàn)問題。

總結(jié)該案例，在線置換軸承潤滑脂可以改善潤滑環(huán)境，解決軸承異常發(fā)熱的問題，對已損傷的軸承有一定修復(fù)功能。

1.2 案例二：電動機(jī)滑動軸承發(fā)熱處理

某公司空分裝置的3 000 kW 0714-C-1601增壓機(jī)電動機(jī)選用滑動軸承，使用多寶46#汽輪機(jī)潤滑油強(qiáng)制潤滑。該電動機(jī)檢修半年后，軸承運(yùn)行溫度上升至82 ℃，隨著環(huán)境溫度升高，還有上升趨勢。

測量發(fā)現(xiàn)，設(shè)備振動數(shù)據(jù)不超標(biāo)；漆膜傾向指數(shù)分析數(shù)據(jù)6.0(參考值≤15)，同樣未超標(biāo)。

原因分析如下。

增壓機(jī)是單臺機(jī)組，增壓機(jī)停車將導(dǎo)致整個空分裝置停車。如果軸承溫度繼續(xù)升高，增壓機(jī)軸承將無法繼續(xù)運(yùn)行，對生產(chǎn)影響較大。

電動機(jī)軸承振動和漆膜傾向指數(shù)未超標(biāo)，且設(shè)備檢修時間較近。無法停機(jī)檢查軸承。參照案例一的經(jīng)驗(yàn)，嘗試通過在線置換機(jī)組潤滑油排查軸承發(fā)熱的原因。

如果在線置換潤滑油后電機(jī)軸承溫度仍繼續(xù)上升，需要擇機(jī)對增壓機(jī)軸承進(jìn)行檢查維修。

在增壓機(jī)潤滑系統(tǒng)中增加在線濾油裝置。圖1所示為在油箱上安裝濾油管；圖2所示為安裝在線濾油機(jī)。

圖1 在油箱上安裝濾油管

圖2 安裝在線濾油機(jī)

通過加裝在線濾油裝置實(shí)現(xiàn)增壓機(jī)潤滑油系統(tǒng)在線濾油，提高潤滑油質(zhì)量。

增壓機(jī)安裝在線濾油裝置運(yùn)行一段時間后，漆膜傾向指數(shù)降至0.7，電動機(jī)軸承溫度逐漸降至65 ℃左右。2020年6月至今，增壓機(jī)正常運(yùn)行，沒有出現(xiàn)軸承溫度上升現(xiàn)象。

總結(jié)該案例，通過增壓機(jī)安裝在線濾油裝置解決了電動機(jī)軸承運(yùn)行溫度因不明原因升高的問題，避免因軸承溫度升高導(dǎo)致機(jī)組超溫跳車或被迫停車檢修。該案例再次證明，在線置換潤滑油脂能改善軸承潤滑質(zhì)量，對存在問題的軸承有一定的修復(fù)功能，避免停機(jī)事故。

1.3 案例三：電動機(jī)軸承定期在線置換潤滑脂

電動機(jī)使用說明書或電動機(jī)銘牌上要求用戶定時、定量補(bǔ)充潤滑脂。當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行20 000～40 000 h或者更長時間后，潤滑脂會出現(xiàn)老化、顏色變黑等現(xiàn)象，潤滑劑逐漸失效。圖3所示為軸承內(nèi)潤滑劑失效；圖4所示為端蓋內(nèi)潤滑劑失效。如果軸承內(nèi)失效的潤滑劑得不到及時更換，電動機(jī)在潤滑劑失效的情況下長時間繼續(xù)運(yùn)行，將發(fā)生軸承故障，進(jìn)而將會導(dǎo)致電動機(jī)軸或繞組故障。

圖3 軸承內(nèi)潤滑劑失效

圖4 端蓋內(nèi)潤滑劑失效

電動機(jī)檢修的傳統(tǒng)做法是離線清洗滾動軸承，測量滾動軸承間隙是否正常，聽軸承聲音是否正常。如果軸承聲音正常、測量軸承間隙合格，則更換新潤滑脂后回裝電動機(jī)。部分企業(yè)維修電機(jī)時直接更換軸承，這不僅會造成軸承資源的極大浪費(fèi)，還需要較多電動機(jī)維修人員，致使維修費(fèi)增加。

連續(xù)工作低壓電機(jī)滾動軸承設(shè)計(jì)壽命為40 000～50 000 h[1-3]；部分高壓電機(jī)滾動軸承設(shè)計(jì)壽命大于100 000 h。潤滑劑失效后并不一定需要更換軸承，如果及時在線置換電動機(jī)潤滑脂，軸承可以繼續(xù)正常運(yùn)行，并避免電動機(jī)拆、裝過程中對軸承造成的損傷。

以一臺560 kW的電動機(jī)檢修為例，對電動機(jī)傳統(tǒng)檢修與電動機(jī)在線置換潤滑脂技術(shù)用工比較，如表1所示。

表1 電動機(jī)傳統(tǒng)檢修與在線置換潤滑脂用工比較

電動機(jī)在線置換潤滑脂，軸承溫度一般不會超過70 ℃，可輕松實(shí)現(xiàn)電動機(jī)軸承在線保養(yǎng)。如果個別電動機(jī)加油后軸承溫度過高，可利用電動機(jī)附近的凈化風(fēng)或氮?dú)膺M(jìn)行冷卻降溫，沒有氣源的環(huán)境可以接臨時冷卻風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫降溫，將軸承溫度控制在70 ℃左右。電動機(jī)運(yùn)行一段時間后，潤滑脂會慢慢甩出軸承室，軸承溫度將逐漸降至50～60 ℃，達(dá)到正常運(yùn)行范圍。該方法節(jié)省人力、物力，延長軸承使用壽命，具有較大的價值。

2 技術(shù)方案

2.1 適用范圍

本技術(shù)方案僅適用于安裝在線注油、排油裝置的電動機(jī)以及大型滑動軸承強(qiáng)制油潤滑的電動機(jī)。

2.2 潤滑油脂檢查

檢查潤滑脂的出廠日期，禁止使用出廠時間過長的潤滑脂。檢查潤滑脂顏色是否正常。檢查準(zhǔn)備加入的潤滑脂與電動機(jī)正在使用的潤滑脂廠家和型號規(guī)格，盡量保持一致。不同稠化劑的潤滑脂禁止混用，例如鋰基潤滑脂不能與聚脲基潤滑脂混用。

對潤滑油漆膜指數(shù)進(jìn)行分析，對比潤滑油過濾前后的漆膜傾向指數(shù)。案例二即采用了相關(guān)分析。

2.3 潤滑脂的置換方法

首先通知工藝或設(shè)備人員，某電動機(jī)準(zhǔn)備在線置換潤滑脂，更換過程中電動機(jī)軸承溫度會升高，請工藝或設(shè)備人員在控制室注意觀察軸承運(yùn)行溫度，發(fā)現(xiàn)異常及時與電氣人員聯(lián)系。

日常加注潤滑脂后軸承運(yùn)行溫度上升較快且超過85 ℃的電動機(jī)，提前準(zhǔn)備好物理降溫措施，例如將工業(yè)風(fēng)或氮?dú)饽z皮管拉到需要更換潤滑脂的電動機(jī)旁邊并打開氣源閥門。沒有氣源的場所，采用接臨時冷卻風(fēng)機(jī)等措施對電動機(jī)軸承進(jìn)行強(qiáng)制冷卻降溫，防止電動機(jī)軸承加脂更換過程中軸承溫度過熱。清理電動機(jī)加油孔的灰塵，打開電動機(jī)排油孔，然后對準(zhǔn)電動機(jī)加油嘴加入潤滑脂，觀察電動機(jī)排出潤滑脂的量及顏色。如果加入潤滑脂與排出潤滑脂顏色基本一致，說明電動機(jī)軸承內(nèi)部潤滑狀況較好，完成電動機(jī)潤滑脂更換；如果排出潤滑脂顏色較深或變黑，證明潤滑劑已失效，軸承磨損較大，應(yīng)不斷加入新的潤滑脂進(jìn)行置換，直至排出潤滑脂顏色與加入潤滑脂顏色基本一致。

對排出潤滑脂顏色較深的電動機(jī)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。通過測振儀、頻譜儀輔助判斷電動機(jī)軸承是否需要更換。如果測量判斷電動機(jī)軸承損壞，具備停機(jī)條件的設(shè)備應(yīng)及時進(jìn)行停車更換；如果電動機(jī)軸承有損壞跡象，又暫時不具備停機(jī)更換軸承條件，應(yīng)頻繁對電動機(jī)滾動軸承在線更換潤滑脂，直至排出潤滑脂顏色與加入潤滑脂顏色一致。

多次在線更換潤滑脂后，排出廢舊潤滑脂較多，落實(shí)好安全措施后，定期清理廢舊潤滑脂，防止非驅(qū)動端排出廢舊潤滑脂堵塞通風(fēng)道，造成電動機(jī)散熱不良。

2.4 潤滑油的置換方法

安裝滑動軸承的強(qiáng)制潤滑電動機(jī)如果出現(xiàn)原因不明的軸承溫度升高且設(shè)備無法停機(jī)檢修，可以在設(shè)備油箱上安裝在線濾油管，并與在線濾油機(jī)相連。通過濾油機(jī)在線過濾潤滑油，提高潤滑油質(zhì)量，提高軸承潤滑效果，降低軸承磨損，從而達(dá)到降低滑動軸承運(yùn)行溫度的目的。

3 技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)

3.1 對已損傷軸承有修復(fù)作用，避免緊急停機(jī)

運(yùn)行中的電動機(jī)軸承出現(xiàn)異?，F(xiàn)象后，最可靠的處理方法是停機(jī)對電動機(jī)軸承進(jìn)行檢查或更換，但有時電動機(jī)停機(jī)會造成生產(chǎn)系統(tǒng)停車，給企業(yè)造成較大損失。為避免此種情況的發(fā)生，通過在線置換潤滑油脂來改善潤滑環(huán)境，對電動機(jī)軸承有一定的修復(fù)作用，維持電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，延長軸承的運(yùn)行時間，直至具備停機(jī)檢修條件。

3.2 降低工人勞動強(qiáng)度，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益

電動機(jī)滾動軸承在線更換潤滑脂方法，控制電動機(jī)軸承運(yùn)行溫度在70 ℃以下，較傳統(tǒng)離線更換電動機(jī)潤滑脂延長軸承運(yùn)行壽命20 000～40 000 h甚至更長，避免拆裝電機(jī)端蓋對軸承造成的損傷。減少軸承浪費(fèi)，降低電動機(jī)維護(hù)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。減少工人勞動強(qiáng)度，提高工作效率。該技術(shù)在電動機(jī)維修行業(yè)中具有廣泛推廣意義。

4 結(jié) 語

電動機(jī)軸承運(yùn)行溫度異常升高，如不能及時發(fā)現(xiàn)處理，會導(dǎo)致軸承抱軸事故發(fā)生。本文案例一、二軸承發(fā)熱的問題，不是軸承缺少潤滑油脂，而是潤滑劑失效后潤滑效果降低所導(dǎo)致。如果軸承發(fā)熱事件不能及時發(fā)現(xiàn)并解決，出現(xiàn)軸承損壞事故，事故分析將基本定性為軸承質(zhì)量問題，出現(xiàn)誤判。在線置換潤滑油脂技術(shù)在化工廠電動機(jī)運(yùn)行維護(hù)工作中發(fā)揮較大作用。對于其他行業(yè)的大中型電動機(jī)維護(hù)，該技術(shù)也有實(shí)際應(yīng)用價值。