關(guān)于電動機在線排油裝置的優(yōu)化設(shè)計

龐 忠 肖 雷 倪永勝 倪浩翔

（聯(lián)泓新材料科技股份有限公司）

0 引言

電動機在線排油裝置是電動機的輔助部件，不是電動機的核心部件。在線排油裝置在電動機運行維護中發(fā)揮的作用，目前還沒有引起部分工程技術(shù)人員的足夠重視。作者根據(jù)實際工作經(jīng)驗，就目前電動機在線排油裝置的實際應(yīng)用情況及電動機在線置換潤滑油脂技術(shù)應(yīng)用推廣情況進行分析，并提出電動機在線排油裝置的設(shè)計優(yōu)化方案。希望借此引起電動機廠家工程技術(shù)人員對電動機在線排油裝置不完善的地方進行改進，延長電動機軸承運行壽命，實現(xiàn)電動機軸承異常情況下的在線修復(fù)功能，避免緊急停車事故，提升大國電動機制造工業(yè)水平，提升企業(yè)和社會的經(jīng)濟效益，降低工人勞動強度。

1 在線置換潤滑脂典型案例

1.1 案例一：電動機滾動軸承發(fā)熱應(yīng)急處理

1.1.1 現(xiàn)象

1）某公司電氣運行人員巡檢發(fā)現(xiàn)EVA裝置X-900A 1750HP的冰機電動機運行中驅(qū)動端軸承溫度升至81℃，且軸承溫度還有繼續(xù)上升的趨勢。

2）詢問電動機維護人員是否對電動機進行加油，維護人員肯定的回答沒有加油。

3）查看該電動機加油記錄，記錄顯示維護人員是按電動機廠家規(guī)定按時、按量加注潤滑脂，沒有發(fā)現(xiàn)電動機加油記錄存在問題。

1.1.2 原因分析

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

2）維護人員確認電動機沒有加潤滑脂，電動機軸承溫度異常升高，測量電動機振動數(shù)據(jù)又都合格，聽軸承聲音也未發(fā)現(xiàn)異常，是什么原因?qū)е螺S承發(fā)熱呢？如果排除加注潤滑脂過多導(dǎo)致軸承發(fā)熱問題，還有一種可能是潤滑脂潤滑性能降低導(dǎo)致電動機軸承溫度異常升高。

3）正常情況下，電動機加注潤滑脂后軸承發(fā)熱是往外排油，現(xiàn)在維修人員確認電動機沒有加注潤滑脂，所以電動機停車往外排油的做法行不通。

1.1.3 處理方法

1）我們只好試著給電動機在線加注潤滑脂，這時發(fā)現(xiàn)排出的潤滑脂顏色變黑，說明我們的判斷方向是正確的，應(yīng)該是電動機軸承潤滑脂失效導(dǎo)致電動機軸承發(fā)熱。

2）電機維修人員繼續(xù)給X-900A電動機加注潤滑脂，加油過程中驅(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）管線對驅(qū)動端軸承進行物理降溫，把電動機驅(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加入潤滑脂顏色基本差不多后，電機維修人員停止對電動機加注潤滑脂。

3）電動機繼續(xù)運行一定時間后，電動機軸承溫度開始逐漸下降，電機維護人員逐漸關(guān)小氮氣（凈化風）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年沒有出現(xiàn)問題。

1.1.4 結(jié)論

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：電動機軸承定期在線置換潤滑脂

1.2.1 現(xiàn)象

較大功率的電動機安裝在線注油裝置，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20000～40000h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1為軸承內(nèi)潤滑劑失效，圖2為油蓋內(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繼續(xù)長時間運行，將會發(fā)生軸承故障，如果故障進一步擴大將會導(dǎo)致電動機軸或者繞組故障。

圖1 軸承內(nèi)潤滑劑失效

圖2 端蓋內(nèi)潤滑劑失效

1.2.2 處理方法比較

1）電動機傳統(tǒng)檢修的做法，是把電動機離線清洗滾動軸承，測量滾動軸承間隙是否正常，聽軸承聲音是否正常。如果聽軸承聲音正常、測量軸承間隙合格，則重新更換新潤滑脂后回裝電動機；有些企業(yè)電機維修人員直接更換新的軸承，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，致使電動機維修費增加。

2）以一臺560kW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，如表所示。

表 用工比較表

1.2.3 結(jié)論

電動機在線置換潤滑脂，一般軸承溫度不會超過70℃，可輕松實現(xiàn)在線保養(yǎng)電動機軸承。如果個別電動機出現(xiàn)加油后軸承溫度過高，可利用電動機附近的凈化風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機強迫降溫，把軸承溫度控制在70℃左右，電動機運行一段時間后，潤滑脂會慢慢甩出軸承室，電動機軸承溫度就逐漸降至50～60℃左右，達到電動機軸承正常運行溫度。該方法節(jié)省人力、物力，延長軸承使用壽命，具有較大的社會價值。

2 在線排油裝置的應(yīng)用情況

目前，市場上使用的電動機，有的設(shè)計在線加油孔，但是排油孔較小，加油后排油不暢，易導(dǎo)致軸承溫度過高，電動機無法正常運行，見圖3；有的電動機僅設(shè)計加油孔，沒有排油孔，只能加油，不能排油，電動機需離線更換潤滑脂；有的電動機設(shè)計較大的排油孔，但排油孔擋板是螺栓固定，非驅(qū)動端有電動機風罩無法在線打開排油孔擋板排出廢舊潤滑脂，無法實現(xiàn)電動機正常運行中排出失效的潤滑脂，見圖4；有的電動機設(shè)計排油管路較長，排油不夠順暢，加油后軸承易過熱，且消耗金屬材料較多，見圖5；有的電動機在線排油裝置可以在線排油，但是密封、防塵效果差，見圖6；現(xiàn)場電動機排油裝置設(shè)計較為合理的是ABB電機，見圖7。

圖3 在線排油孔較小（排油不通暢）

圖4 螺栓固定擋板，非驅(qū)動端無法在線排油

圖5 排油管路長、消耗材料多

圖6 排油順暢，防塵效果差

3 改進后的在線排油裝置

3.1 電動機驅(qū)動端在線排油裝置

3.1.1 設(shè)計說明

1）電動機準備換油前，打開轉(zhuǎn)動擋油板2（見圖8），為排廢舊潤滑脂做好準備。電動機運行中加入新的潤滑脂，廢舊的潤滑脂逐漸從排油孔13排出（見圖9）。電動機加注新的潤滑脂過程中注意測量電動機軸承溫度，電動機軸承溫度會緩慢上升，待軸承溫度穩(wěn)定在70℃左右或下降后，把操作把手7抬至水平位置，轉(zhuǎn)動擋油板2利用永磁鐵4、5的吸力關(guān)閉排油口13。

圖9 排油孔

2）如果電動機驅(qū)動端加入潤滑脂速度過快導(dǎo)致軸承溫度上升過快時，應(yīng)放慢加油速度或停止加潤滑脂，并用硬紙板類物品，在排油孔13處往外摳潤滑脂，注意別碰到旋轉(zhuǎn)的電動機軸，隨著潤滑脂不斷外排，電機軸承溫度逐漸下降，待溫度下降后繼續(xù)進行在線置換潤滑脂，直至排油孔出現(xiàn)新潤滑脂。為防止轉(zhuǎn)動擋油板碰到轉(zhuǎn)動設(shè)備，設(shè)計轉(zhuǎn)動擋油板限位3，確保轉(zhuǎn)動擋油板在0°～90°范圍活動，如圖10所示。

圖10 非防爆電機轉(zhuǎn)動擋油板活動范圍

3）為防止外部氣體通過排油孔13進入防爆電動機內(nèi)部，造成電動機失爆，防爆電動機轉(zhuǎn)動擋油板活動范圍控制在45°角內(nèi)（見圖11），電動機外油蓋底部始終充滿潤滑脂，外油蓋底部潤滑脂阻擋外部易爆氣體進入電動機內(nèi)部。

圖11 防爆電動機轉(zhuǎn)動擋油板活動范圍

3.1.2 優(yōu)點

1）電動機驅(qū)動端在線排油裝置設(shè)計排油孔較大，比圖3在線排油裝置排出廢舊潤滑脂更為順暢；緊急情況下可以通過排油孔往外扣多余的潤滑脂，降低軸承加油后運行溫度升高的溫度。

2）電動機驅(qū)動端在線排油裝置比圖4所示在線排油裝置操作安全、方便，需要在電機運行中去拆卸螺栓，避免出現(xiàn)意外事故。

3）電動機驅(qū)動端在線排油裝置比圖5所示排油裝置節(jié)省排油裝置的使用材料。

4）電動機驅(qū)動端在線排油裝置比圖6所示在線排油裝置密封、防塵效果好。

3.2 電動機非驅(qū)動端在線排油裝置

3.2.1 設(shè)計說明

1）電動機準備換油前，打開轉(zhuǎn)動擋油板2，為排廢舊潤滑脂做好準備。電動機運行中加入新的潤滑脂，廢舊的潤滑脂逐漸從排油孔13排出。電動機加注新的潤滑脂過程中注意測量電動機軸承溫度，電動機軸承溫度會緩慢上升，待軸承溫度穩(wěn)定在70℃左右或下降后，把操作把手7抬至水平位置，轉(zhuǎn)動擋油板2利用永磁鐵4、5的吸力關(guān)閉排油口13（見圖12）。

圖12 底部排油孔及磁鐵

2）如果電動機驅(qū)動端加入潤滑脂速度過快導(dǎo)致軸承溫度上升過快時，應(yīng)放慢加油速度或停止加潤滑脂，并用強制風冷卻軸承溫度，待軸承溫度下降后繼續(xù)進行在線置換潤滑脂，直至排油孔出現(xiàn)新潤滑脂。非驅(qū)動端有冷卻風扇，配合設(shè)計順暢的排油孔13，所以一般不會出現(xiàn)電動機軸承過熱現(xiàn)象。

3）為防止外部氣體通過排油孔13進入防爆電動機內(nèi)部，造成電動機失爆，防爆電動機轉(zhuǎn)動擋油板活動范圍控制在45°角內(nèi)（見圖11），電動機外油蓋底部始終充滿潤滑脂，外油蓋底部潤滑脂阻擋外部易爆氣體進入電動機內(nèi)部。

4）電動機非驅(qū)動端安裝有風扇防護罩，設(shè)計易于拆卸的操作桿6可以實現(xiàn)安裝電動機防護罩后再安裝操作桿6，拆卸電動機風罩前可以先拆下操作桿6，方便了電動機風罩的拆、裝。

5）電動機非驅(qū)動端在運行中排油，需要旋轉(zhuǎn)操作桿6，因此需要在電動機風扇防護罩上開圓孔，以利于操作桿0°～90°（45°）范圍活動。電動機風扇防護罩開孔后，方便操作桿6旋轉(zhuǎn)，但是降低了風扇防護罩的防護等級，操作桿上設(shè)計密封圈17（見圖13），密封圈前端尺寸與電動機風扇防護罩開孔尺寸是過度配合，方便密封圈17的拆卸，密封圈17中部尺寸較風扇罩開孔尺寸小，是間隙配合，可以方便操作桿6旋轉(zhuǎn)，密封圈17后端尺寸較電機風扇防護罩開孔尺寸多出15～20mm左右，可以有效實現(xiàn)電動機風扇罩的防護等級不降低。

圖13 非驅(qū)動端排油裝置

3.2.2 優(yōu)點

1）電動機非驅(qū)動端在線排油裝置具有驅(qū)動端在線排油裝置的優(yōu)點。

2）電動機非驅(qū)動端在線排油裝置實現(xiàn)操作桿的自由拆卸功能，方便電動機風扇罩的安裝、拆卸。

3）電動機非驅(qū)動端在線排油裝置實現(xiàn)安裝電動機風扇罩后，操作桿還能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)開合擋油板2。

4）電動機非驅(qū)動端在線排油裝置通過操作桿上的密封圈，實現(xiàn)電動機風罩開孔后的密封性能，確保了電動機風扇防護罩沒有因開孔而降低防護等級。

4 結(jié)束語

隨著全球工業(yè)制造水平的提高，軸承的制造質(zhì)量大大提高。根據(jù)相關(guān)資料介紹，24h連續(xù)工作低壓電機SKF滾動軸承設(shè)計壽命40000～50000h［1－3］；哈電集團佳木斯電機股份有限公司電機說明書介紹高壓電機滾動軸承設(shè)計壽命大于100000h；ABB電動機產(chǎn)品說明書介紹部分電動機軸承運行設(shè)計壽命大于100000h。電動機運行中軸承潤滑劑失效后并不一定需要更換軸承，如果及時通過在線置換電動機潤滑脂后，電動機軸承還可以繼續(xù)正常運行，且可以避免電動機拆、裝過程中對軸承造成的損傷；電動機軸承運行溫度異常升高，或有異常聲音或震動超標時，如果可以退出運行進行檢修是最后的處理方法，但有時運行異常的電動機如停機檢修將導(dǎo)致整個生產(chǎn)系統(tǒng)停車，對全廠影響較大，需維持電動機繼續(xù)運行。遇到這種情況時，通過電動機在線置換潤滑脂裝置在線置出已失效的潤滑脂，可以對已有損壞跡象的軸承進行在線修復(fù)，延長電動機軸承運行壽命，避免緊急停車事故，解決電動機在線維修的瓶頸。由于電動機在線置換潤滑油裝置不是電動機的核心部件，并沒有引起部分工程技術(shù)人員的重視，但它對電動機長周期運行和軸承異常運行情況下的運行維護工作中發(fā)揮較大作用。作者設(shè)計的電動機在線排油裝置是借鑒ABB電機在線排油裝置的設(shè)計思路，融入自己實際工作經(jīng)驗設(shè)計的在電動機線排油裝置，借此可以起到拋磚引玉的作用，希望國產(chǎn)電動機廠家的工程技術(shù)人員對現(xiàn)有電動機在線排油裝置進行優(yōu)化，提高大國高端裝備的制造質(zhì)量，提高企業(yè)和社會的經(jīng)濟效益，降低工人的勞動強度。