关于电动机在线排油装置的优化设计

庞 忠 肖 雷 倪永胜 倪浩翔

（联泓新材料科技股份有限公司）

0 引言

电动机在线排油装置是电动机的辅助部件，不是电动机的核心部件。在线排油装置在电动机运行维护中发挥的作用，目前还没有引起部分工程技术人员的足够重视。作者根据实际工作经验，就目前电动机在线排油装置的实际应用情况及电动机在线置换润滑油脂技术应用推广情况进行分析，并提出电动机在线排油装置的设计优化方案。希望借此引起电动机厂家工程技术人员对电动机在线排油装置不完善的地方进行改进，延长电动机轴承运行寿命，实现电动机轴承异常情况下的在线修复功能，避免紧急停车事故，提升大国电动机制造工业水平，提升企业和社会的经济效益，降低工人劳动强度。

1 在线置换润滑脂典型案例

1.1 案例一：电动机滚动轴承发热应急处理

1.1.1 现象

1）某公司电气运行人员巡检发现EVA装置X-900A 1750HP的冰机电动机运行中驱动端轴承温度升至81℃，且轴承温度还有继续上升的趋势。

2）询问电动机维护人员是否对电动机进行加油，维护人员肯定的回答没有加油。

3）查看该电动机加油记录，记录显示维护人员是按电动机厂家规定按时、按量加注润滑脂，没有发现电动机加油记录存在问题。

1.1.2 原因分析

1）如果电动机运行中加入润滑脂，由于轴承室内填入较多润滑脂，轴承室空间较小，摩擦发热较大导致轴承温度升高。

2）维护人员确认电动机没有加润滑脂，电动机轴承温度异常升高，测量电动机振动数据又都合格，听轴承声音也未发现异常，是什么原因导致轴承发热呢？如果排除加注润滑脂过多导致轴承发热问题，还有一种可能是润滑脂润滑性能降低导致电动机轴承温度异常升高。

3）正常情况下，电动机加注润滑脂后轴承发热是往外排油，现在维修人员确认电动机没有加注润滑脂，所以电动机停车往外排油的做法行不通。

1.1.3 处理方法

1）我们只好试着给电动机在线加注润滑脂，这时发现排出的润滑脂颜色变黑，说明我们的判断方向是正确的，应该是电动机轴承润滑脂失效导致电动机轴承发热。

2）电机维修人员继续给X-900A电动机加注润滑脂，加油过程中驱动端轴承温度上升，电机维修人员利用电动机附近的氮气（净化风）管线对驱动端轴承进行物理降温，把电动机驱动端轴承温度控制在70℃以下。待电动机排油孔排出润滑脂颜色与加入润滑脂颜色基本差不多后，电机维修人员停止对电动机加注润滑脂。

3）电动机继续运行一定时间后，电动机轴承温度开始逐渐下降，电机维护人员逐渐关小氮气（净化风）管线阀门，直至电动机驱动端轴承脱离外部冷却气源后，轴承温度稳定在60℃左右。该电动机轴承继续运行2年没有出现问题。

1.1.4 结论

在线置换轴承润滑脂可以改善润滑环境，解决轴承异常发热的问题，对已损伤的轴承有一定修复功能。

1.2 案例二：电动机轴承定期在线置换润滑脂

1.2.1 现象

较大功率的电动机安装在线注油装置，电动机使用说明书或电动机铭牌上要求用户定时、定量补充润滑脂。当电动机运行20000～40000h或者更长时间后，润滑脂会出现老化、颜色变黑等现象，润滑剂逐渐失效，图1为轴承内润滑剂失效，图2为油盖内润滑剂失效。如果轴承内失效的润滑剂得不到及时更换，电动机在润滑剂失效的情况下继续长时间运行，将会发生轴承故障，如果故障进一步扩大将会导致电动机轴或者绕组故障。

图1 轴承内润滑剂失效

图2 端盖内润滑剂失效

1.2.2 处理方法比较

1）电动机传统检修的做法，是把电动机离线清洗滚动轴承，测量滚动轴承间隙是否正常，听轴承声音是否正常。如果听轴承声音正常、测量轴承间隙合格，则重新更换新润滑脂后回装电动机；有些企业电机维修人员直接更换新的轴承，这不仅会造成轴承资源的极大浪费，还需要较多电动机维修人员，致使电动机维修费增加。

2）以一台560kW的电动机检修为例，对电动机传统检修与电动机在线置换润滑脂技术用工比较，如表所示。

表 用工比较表

1.2.3 结论

电动机在线置换润滑脂，一般轴承温度不会超过70℃，可轻松实现在线保养电动机轴承。如果个别电动机出现加油后轴承温度过高，可利用电动机附近的净化风或氮气进行冷却降温，没有气源的环境可以接临时冷却风机强迫降温，把轴承温度控制在70℃左右，电动机运行一段时间后，润滑脂会慢慢甩出轴承室，电动机轴承温度就逐渐降至50～60℃左右，达到电动机轴承正常运行温度。该方法节省人力、物力，延长轴承使用寿命，具有较大的社会价值。

2 在线排油装置的应用情况

目前，市场上使用的电动机，有的设计在线加油孔，但是排油孔较小，加油后排油不畅，易导致轴承温度过高，电动机无法正常运行，见图3；有的电动机仅设计加油孔，没有排油孔，只能加油，不能排油，电动机需离线更换润滑脂；有的电动机设计较大的排油孔，但排油孔挡板是螺栓固定，非驱动端有电动机风罩无法在线打开排油孔挡板排出废旧润滑脂，无法实现电动机正常运行中排出失效的润滑脂，见图4；有的电动机设计排油管路较长，排油不够顺畅，加油后轴承易过热，且消耗金属材料较多，见图5；有的电动机在线排油装置可以在线排油，但是密封、防尘效果差，见图6；现场电动机排油装置设计较为合理的是ABB电机，见图7。

图3 在线排油孔较小（排油不通畅）

图4 螺栓固定挡板，非驱动端无法在线排油

图5 排油管路长、消耗材料多

图6 排油顺畅，防尘效果差

3 改进后的在线排油装置

3.1 电动机驱动端在线排油装置

3.1.1 设计说明

1）电动机准备换油前，打开转动挡油板2（见图8），为排废旧润滑脂做好准备。电动机运行中加入新的润滑脂，废旧的润滑脂逐渐从排油孔13排出（见图9）。电动机加注新的润滑脂过程中注意测量电动机轴承温度，电动机轴承温度会缓慢上升，待轴承温度稳定在70℃左右或下降后，把操作把手7抬至水平位置，转动挡油板2利用永磁铁4、5的吸力关闭排油口13。

图9 排油孔

2）如果电动机驱动端加入润滑脂速度过快导致轴承温度上升过快时，应放慢加油速度或停止加润滑脂，并用硬纸板类物品，在排油孔13处往外抠润滑脂，注意别碰到旋转的电动机轴，随着润滑脂不断外排，电机轴承温度逐渐下降，待温度下降后继续进行在线置换润滑脂，直至排油孔出现新润滑脂。为防止转动挡油板碰到转动设备，设计转动挡油板限位3，确保转动挡油板在0°～90°范围活动，如图10所示。

图10 非防爆电机转动挡油板活动范围

3）为防止外部气体通过排油孔13进入防爆电动机内部，造成电动机失爆，防爆电动机转动挡油板活动范围控制在45°角内（见图11），电动机外油盖底部始终充满润滑脂，外油盖底部润滑脂阻挡外部易爆气体进入电动机内部。

图11 防爆电动机转动挡油板活动范围

3.1.2 优点

1）电动机驱动端在线排油装置设计排油孔较大，比图3在线排油装置排出废旧润滑脂更为顺畅；紧急情况下可以通过排油孔往外扣多余的润滑脂，降低轴承加油后运行温度升高的温度。

2）电动机驱动端在线排油装置比图4所示在线排油装置操作安全、方便，需要在电机运行中去拆卸螺栓，避免出现意外事故。

3）电动机驱动端在线排油装置比图5所示排油装置节省排油装置的使用材料。

4）电动机驱动端在线排油装置比图6所示在线排油装置密封、防尘效果好。

3.2 电动机非驱动端在线排油装置

3.2.1 设计说明

1）电动机准备换油前，打开转动挡油板2，为排废旧润滑脂做好准备。电动机运行中加入新的润滑脂，废旧的润滑脂逐渐从排油孔13排出。电动机加注新的润滑脂过程中注意测量电动机轴承温度，电动机轴承温度会缓慢上升，待轴承温度稳定在70℃左右或下降后，把操作把手7抬至水平位置，转动挡油板2利用永磁铁4、5的吸力关闭排油口13（见图12）。

图12 底部排油孔及磁铁

2）如果电动机驱动端加入润滑脂速度过快导致轴承温度上升过快时，应放慢加油速度或停止加润滑脂，并用强制风冷却轴承温度，待轴承温度下降后继续进行在线置换润滑脂，直至排油孔出现新润滑脂。非驱动端有冷却风扇，配合设计顺畅的排油孔13，所以一般不会出现电动机轴承过热现象。

3）为防止外部气体通过排油孔13进入防爆电动机内部，造成电动机失爆，防爆电动机转动挡油板活动范围控制在45°角内（见图11），电动机外油盖底部始终充满润滑脂，外油盖底部润滑脂阻挡外部易爆气体进入电动机内部。

4）电动机非驱动端安装有风扇防护罩，设计易于拆卸的操作杆6可以实现安装电动机防护罩后再安装操作杆6，拆卸电动机风罩前可以先拆下操作杆6，方便了电动机风罩的拆、装。

5）电动机非驱动端在运行中排油，需要旋转操作杆6，因此需要在电动机风扇防护罩上开圆孔，以利于操作杆0°～90°（45°）范围活动。电动机风扇防护罩开孔后，方便操作杆6旋转，但是降低了风扇防护罩的防护等级，操作杆上设计密封圈17（见图13），密封圈前端尺寸与电动机风扇防护罩开孔尺寸是过度配合，方便密封圈17的拆卸，密封圈17中部尺寸较风扇罩开孔尺寸小，是间隙配合，可以方便操作杆6旋转，密封圈17后端尺寸较电机风扇防护罩开孔尺寸多出15～20mm左右，可以有效实现电动机风扇罩的防护等级不降低。

图13 非驱动端排油装置

3.2.2 优点

1）电动机非驱动端在线排油装置具有驱动端在线排油装置的优点。

2）电动机非驱动端在线排油装置实现操作杆的自由拆卸功能，方便电动机风扇罩的安装、拆卸。

3）电动机非驱动端在线排油装置实现安装电动机风扇罩后，操作杆还能继续旋转开合挡油板2。

4）电动机非驱动端在线排油装置通过操作杆上的密封圈，实现电动机风罩开孔后的密封性能，确保了电动机风扇防护罩没有因开孔而降低防护等级。

4 结束语

随着全球工业制造水平的提高，轴承的制造质量大大提高。根据相关资料介绍，24h连续工作低压电机SKF滚动轴承设计寿命40000～50000h［1－3］；哈电集团佳木斯电机股份有限公司电机说明书介绍高压电机滚动轴承设计寿命大于100000h；ABB电动机产品说明书介绍部分电动机轴承运行设计寿命大于100000h。电动机运行中轴承润滑剂失效后并不一定需要更换轴承，如果及时通过在线置换电动机润滑脂后，电动机轴承还可以继续正常运行，且可以避免电动机拆、装过程中对轴承造成的损伤；电动机轴承运行温度异常升高，或有异常声音或震动超标时，如果可以退出运行进行检修是最后的处理方法，但有时运行异常的电动机如停机检修将导致整个生产系统停车，对全厂影响较大，需维持电动机继续运行。遇到这种情况时，通过电动机在线置换润滑脂装置在线置出已失效的润滑脂，可以对已有损坏迹象的轴承进行在线修复，延长电动机轴承运行寿命，避免紧急停车事故，解决电动机在线维修的瓶颈。由于电动机在线置换润滑油装置不是电动机的核心部件，并没有引起部分工程技术人员的重视，但它对电动机长周期运行和轴承异常运行情况下的运行维护工作中发挥较大作用。作者设计的电动机在线排油装置是借鉴ABB电机在线排油装置的设计思路，融入自己实际工作经验设计的在电动机线排油装置，借此可以起到抛砖引玉的作用，希望国产电动机厂家的工程技术人员对现有电动机在线排油装置进行优化，提高大国高端装备的制造质量，提高企业和社会的经济效益，降低工人的劳动强度。