在線置換潤滑油脂技術(shù)在大中型電動機維護中的應(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軸承正常運轉(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。當潤滑劑在使用中受到溫度、空氣、金屬催化、機械剪切等環(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。如果電動機出現(xiàn)軸承抱軸故障，輕則退出運行，重則導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)或整個裝備無法正常工作，進而可能造成巨大的經(jīng)濟損失。

為避免因軸承潤滑問題導(dǎo)致的停機，提出一種用于電動機軸承的在線置換潤滑油脂技術(shù)，對電動機日常維護保養(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：電動機滾動軸承發(fā)熱應(yīng)急處理

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

詢問電動機維護人員，確認未對電動機加油。

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

原因分析如下。

如果電動機運行中加入潤滑脂，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。

維護人員確認電動機未加潤滑脂。電動機軸承溫度異常升高，測量電動機振動數(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)致電動機軸承溫度異常升高。

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

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

電機維修人員繼續(xù)給X-900A電動機加注潤滑脂。加注過程中驅(qū)動端軸承溫度上升，電機維修人員利用電動機附近的氮氣(凈化風(fēng))管線對驅(qū)動端軸承進行物理降溫，將電動機驅(qū)動端軸承溫度控制在70 ℃以下。待電動機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。

電動機繼續(xù)運行一定時間后，軸承溫度開始逐漸下降。逐漸關(guān)小氮氣(凈化風(fēng))管線閥門，直至電動機驅(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。該電動機軸承繼續(xù)運行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增壓機電動機選用滑動軸承，使用多寶46#汽輪機潤滑油強制潤滑。該電動機檢修半年后，軸承運行溫度上升至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；漆膜傾向指數(shù)分析數(shù)據(jù)6.0(參考值≤15)，同樣未超標。

原因分析如下。

增壓機是單臺機組，增壓機停車將導(dǎo)致整個空分裝置停車。如果軸承溫度繼續(xù)升高，增壓機軸承將無法繼續(xù)運行，對生產(chǎn)影響較大。

電動機軸承振動和漆膜傾向指數(shù)未超標，且設(shè)備檢修時間較近。無法停機檢查軸承。參照案例一的經(jīng)驗，嘗試通過在線置換機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軸承溫度仍繼續(xù)上升，需要擇機對增壓機軸承進行檢查維修。

在增壓機潤滑系統(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。

圖1 在油箱上安裝濾油管

圖2 安裝在線濾油機

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

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

總結(jié)該案例，通過增壓機安裝在線濾油裝置解決了電動機軸承運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，避免停機事故。

1.3 案例三：電動機軸承定期在線置換潤滑脂

電動機使用說明書或電動機銘牌上要求用戶定時、定量補充潤滑脂。當電動機運行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，電動機在潤滑劑失效的情況下長時間繼續(xù)運行，將發(fā)生軸承故障，進而將會導(dǎo)致電動機軸或繞組故障。

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。部分企業(yè)維修電機時直接更換軸承，這不僅會造成軸承資源的極大浪費，還需要較多電動機維修人員，致使維修費增加。

連續(xù)工作低壓電機滾動軸承設(shè)計壽命為40 000～50 000 h[1-3]；部分高壓電機滾動軸承設(shè)計壽命大于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潤滑脂，軸承可以繼續(xù)正常運行，并避免電動機拆、裝過程中對軸承造成的損傷。

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

表1 電動機傳統(tǒng)檢修與在線置換潤滑脂用工比較

電動機在線置換潤滑脂，軸承溫度一般不會超過70 ℃，可輕松實現(xiàn)電動機軸承在線保養(yǎng)。如果個別電動機加油后軸承溫度過高，可利用電動機附近的凈化風(fēng)或氮氣進行冷卻降溫，沒有氣源的環(huán)境可以接臨時冷卻風(fēng)機強迫降溫，將軸承溫度控制在70 ℃左右。電動機運行一段時間后，潤滑脂會慢慢甩出軸承室，軸承溫度將逐漸降至50～60 ℃，達到正常運行范圍。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、排油裝置的電動機以及大型滑動軸承強制油潤滑的電動機。

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。檢查準備加入的潤滑脂與電動機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，某電動機準備在線置換潤滑脂，更換過程中電動機軸承溫度會升高，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行溫度上升較快且超過85 ℃的電動機，提前準備好物理降溫措施，例如將工業(yè)風(fēng)或氮氣膠皮管拉到需要更換潤滑脂的電動機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)機等措施對電動機軸承進行強制冷卻降溫，防止電動機軸承加脂更換過程中軸承溫度過熱。清理電動機加油孔的灰塵，打開電動機排油孔，然后對準電動機加油嘴加入潤滑脂，觀察電動機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，說明電動機軸承內(nèi)部潤滑狀況較好，完成電動機潤滑脂更換；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應(yīng)重點關(guān)注。通過測振儀、頻譜儀輔助判斷電動機軸承是否需要更換。如果測量判斷電動機軸承損壞，具備停機條件的設(shè)備應(yīng)及時進行停車更換；如果電動機軸承有損壞跡象，又暫時不具備停機更換軸承條件，應(yīng)頻繁對電動機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，造成電動機散熱不良。

2.4 潤滑油的置換方法

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

3 技術(shù)方案的優(yōu)點

3.1 對已損傷軸承有修復(fù)作用，避免緊急停機

運行中的電動機軸承出現(xiàn)異常現(xiàn)象后，最可靠的處理方法是停機對電動機軸承進行檢查或更換，但有時電動機停機會造成生產(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，對電動機軸承有一定的修復(fù)作用，維持電動機繼續(xù)運行，延長軸承的運行時間，直至具備停機檢修條件。

3.2 降低工人勞動強度，提高企業(yè)經(jīng)濟效益

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

4 結(jié) 語

電動機軸承運行溫度異常升高，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)在化工廠電動機運行維護工作中發(fā)揮較大作用。對于其他行業(yè)的大中型電動機維護，該技術(shù)也有實際應(yīng)用價值。