周臣堯，吳　斌

(1. 上海交通大學(xué)，機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院；2. 上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司軸承分公司，上?！?00240)

?

潤(rùn)滑油油質(zhì)對(duì)于滑動(dòng)軸承的影響

周臣堯1，2，吳斌2

(1. 上海交通大學(xué)，機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院；2. 上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司軸承分公司，上海200240)

潤(rùn)滑油在滑動(dòng)軸承運(yùn)行中不僅能減少摩擦損失和表面損失，還能夠吸收熱量并具有一定的吸振能力。因此潤(rùn)滑油油質(zhì)對(duì)滑動(dòng)軸承的影響很大。將具體介紹這種影響，并分析原因，提出解決方案。

潤(rùn)滑油；油質(zhì)；滑動(dòng)軸承

0　引言

滑動(dòng)軸承是電機(jī)的重要組成部分，它能夠支撐軸，控制軸的軸向和徑向的移動(dòng)[1]?；瑒?dòng)軸承與軸頸之間屬于滑動(dòng)摩擦。潤(rùn)滑油可以在軸承與軸之間建立油膜，使得兩者分開(kāi)而不發(fā)生直接接觸，從而大大減小摩擦損失和表面磨損，同時(shí)建立的油膜還具有一定的吸振能力。潤(rùn)滑油還能帶走滑動(dòng)軸承運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，降低軸瓦的溫度，因此大部分的滑動(dòng)軸承均需要潤(rùn)滑油。

潤(rùn)滑油的油質(zhì)直接影響到滑動(dòng)軸承油膜的建立，因而對(duì)軸瓦與軸的磨損有著很大的影響。根據(jù)滑動(dòng)軸承故障統(tǒng)計(jì)，由潤(rùn)滑油的油質(zhì)不好造成的滑動(dòng)軸承故障占到所有故障的45%。

1　潤(rùn)滑油的油質(zhì)不好對(duì)滑動(dòng)軸承的影響

1.1破壞軸瓦與軸頸之間油膜的建立

利用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承，在軸瓦與軸頸的間隙內(nèi)充滿(mǎn)著潤(rùn)滑油。軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)軸瓦與軸頸之間形成油膜，產(chǎn)生油膜壓力，然后油膜壓力把轉(zhuǎn)子軸頸抬起，滑動(dòng)軸承開(kāi)始正常工作。

一旦潤(rùn)滑油的油質(zhì)不好，比如存在雜質(zhì)，就會(huì)破壞上述軸頸和軸瓦之間油膜的建立。在軸頸運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，破壞了油膜的建立，就無(wú)法形成油膜壓力，無(wú)法將轉(zhuǎn)子軸頸抬起，軸承與軸頸之間依然是滑動(dòng)摩擦。此時(shí)摩擦因數(shù)f是有油膜建立情況下摩擦因數(shù)f的幾十倍，軸瓦會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)燒壞軸瓦。

1.2造成軸瓦和軸頸的損壞

潤(rùn)滑油中如果存在雜質(zhì)和異物，會(huì)隨著潤(rùn)滑油進(jìn)入軸頸和軸瓦之間。在轉(zhuǎn)子軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)會(huì)拉毛軸瓦、拉傷軸頸，如圖1、圖2所示。此時(shí)軸瓦與軸頸之間由于摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，對(duì)軸瓦合金和軸頸產(chǎn)生損壞，而且損壞產(chǎn)生的雜質(zhì)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)更加嚴(yán)重地?fù)p壞軸瓦和軸頸本身。

圖1　軸瓦拉毛

圖2　軸頸拉傷

1.3破壞滑動(dòng)軸承的密封性

潤(rùn)滑油在進(jìn)入滑動(dòng)軸承后，會(huì)在軸承各部位的間隙中形成油膜，保證了這些部位的密封性，并能阻止外界空氣等進(jìn)入介質(zhì)中[2]。一旦潤(rùn)滑油本身油質(zhì)不好，將破壞這些部位的密封性。

1.4造成潤(rùn)滑油循壞惡化

大多數(shù)的滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑油的供出油系統(tǒng)是一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)。潤(rùn)滑油的油質(zhì)不好，會(huì)導(dǎo)致軸承產(chǎn)生很多新的雜質(zhì)，不斷積累新的雜質(zhì)，如果不加以控制，會(huì)使得潤(rùn)滑油系統(tǒng)循環(huán)惡化。

2　潤(rùn)滑油油質(zhì)不好產(chǎn)生的原因

2.1潤(rùn)滑油質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

滑動(dòng)軸承常采用的潤(rùn)滑油為汽輪機(jī)油，其質(zhì)量必須符合GB/T 7596—2008電廠運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

表1　GB/T 7596—2008電廠運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.2外部原因

2.2.1由滑動(dòng)軸承造成的

a) 軸承加工后未清理干凈雜質(zhì)。如加工產(chǎn)生的金屬屑的殘留、零件上粘有污染物以及與運(yùn)動(dòng)面相關(guān)的加工件的加工毛刺翻邊未清除等。

b) 軸承裝配環(huán)境差，裝配過(guò)程中未清理干凈零部件。

c) 軸承零部件老化造成的污染，如銹斑、掉落的漆片和密封材料的磨損顆粒、過(guò)濾材料脫落的顆粒或纖維物等。

2.2.2由潤(rùn)滑油管道造成的

潤(rùn)滑油是供油系統(tǒng)通過(guò)油管管路進(jìn)入軸承內(nèi)部。油管管路沒(méi)有定時(shí)清理，會(huì)殘留各種雜質(zhì)，跟隨潤(rùn)滑油進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，破壞潤(rùn)滑油油質(zhì)。長(zhǎng)期使用的油管也會(huì)因?yàn)槔匣斐善屏鸦蛘咚蓜?dòng)，也會(huì)造成雜質(zhì)進(jìn)入管路，破壞潤(rùn)滑油油質(zhì)。

2.2.3由工作環(huán)境造成的

長(zhǎng)期在塵土飛揚(yáng)和化工原料的環(huán)境下工作的滑動(dòng)軸承，其潤(rùn)滑油油質(zhì)很難保證。飛塵和雜質(zhì)會(huì)通過(guò)軸承呼吸器或者通過(guò)軸承密封性差的部位進(jìn)入軸承內(nèi)部，從而進(jìn)入潤(rùn)滑油內(nèi)，造成污染。

3　潤(rùn)滑油防護(hù)方案

3.1傳統(tǒng)的防護(hù)方法

潤(rùn)滑油油質(zhì)的保證主要先從源頭抓起，保證汽輪機(jī)油的質(zhì)量必須符合GB/T 7596—2008電廠運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不合格的油制品不能進(jìn)入生產(chǎn)，供應(yīng)商必須提供國(guó)家的相應(yīng)檢測(cè)結(jié)果。

軸承加工后清理干凈加工產(chǎn)生的金屬屑的殘留、清除零件上粘有污染物以及與運(yùn)動(dòng)面相關(guān)的加工件的加工毛刺翻邊等。保證軸承裝配環(huán)境，裝配過(guò)程中清理干凈零部件，以及殘留在軸承座內(nèi)的雜質(zhì)。油漆要根據(jù)客戶(hù)要求和運(yùn)行工況使用，油漆要按油漆規(guī)范進(jìn)行，保證使用過(guò)程中不掉落。在電機(jī)開(kāi)動(dòng)前，應(yīng)清除軸瓦與軸頸表面的防銹涂層，排放存油，再次檢查軸承室內(nèi)是否有雜質(zhì)，油漆是否脫落，清理干凈后用清潔的工作油注滿(mǎn)油室。

定期清理油管管路，并檢查管路是否老化、松動(dòng)。對(duì)于長(zhǎng)期在塵土飛揚(yáng)和化工原料的環(huán)境下工作的滑動(dòng)軸承，提升防護(hù)等級(jí)(盡可能采用IP56)。

如果滑動(dòng)軸承的供出油系統(tǒng)是一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)，那就需要在系統(tǒng)工作時(shí)增加磁棒和濾網(wǎng)進(jìn)行清污，還要定期對(duì)循環(huán)的油進(jìn)行檢測(cè)及時(shí)更換。

3.2提出的新的防護(hù)方法

3.2.1通常軸瓦材料具有一定的嵌藏顆粒的能力，沉積的顆粒超過(guò)軸瓦材料的嵌藏能力，則軸承摩擦表面將被研磨、擦傷而磨損，間隙增大，表面變粗糙。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮軸承運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境以及潤(rùn)滑方法與過(guò)濾器精度、密封結(jié)構(gòu)和軸瓦材料相匹配。對(duì)于環(huán)境惡劣的工況，要經(jīng)常進(jìn)行油質(zhì)分析，只有確定了嵌入軸瓦的顆粒的組成，才能知道它們的來(lái)源并合理選擇過(guò)濾器。其實(shí)潤(rùn)滑油在深度過(guò)濾后可以繼續(xù)使用，在發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油有污染或長(zhǎng)時(shí)間未更換時(shí)，通過(guò)增加深度過(guò)濾裝置，將潤(rùn)滑油過(guò)濾后繼續(xù)送入供出油循環(huán)系統(tǒng)。這樣不僅可以節(jié)省停機(jī)造成的損失，減少軸承拆裝，還能降低潤(rùn)滑油成本，減少污染。

3.2.2在原有過(guò)濾方法上，采用濾網(wǎng)并聯(lián)的方式，同時(shí)保證濾網(wǎng)間隙可調(diào)，最大限度保證雜質(zhì)不能通過(guò)濾網(wǎng)，通過(guò)差壓傳感器測(cè)定出入濾材的壓力差，當(dāng)出入兩端壓力過(guò)大時(shí)，需要更換。

3.2.3用電熱器將油溫升高到70°左右，再自然冷卻到室溫，反復(fù)幾次，利用溫度的變化將粘附在管道和油槽內(nèi)的氧化物脫落，達(dá)到降低污染的目的。

4　潤(rùn)滑油的換油指標(biāo)

鑒于滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑油主要采用汽輪機(jī)油，本文僅對(duì)汽輪機(jī)的換油指標(biāo)作下介紹。

4.1通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷

潤(rùn)滑油的更換在很大程度上取決于軸承的運(yùn)行方式、運(yùn)行時(shí)間、起停次數(shù)、運(yùn)行溫度以及油被污染的程度。自潤(rùn)滑軸承，在正常情況下，運(yùn)行8 000 h或者半年后就需要換油。強(qiáng)迫潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承，軸承內(nèi)的油更換間隔期最高可達(dá)20 000 h。如果啟動(dòng)停機(jī)頻繁，油溫較高或污染嚴(yán)重，應(yīng)縮短換油周期。當(dāng)油嚴(yán)重混濁或者不是由于外界影響而溫度突然上升時(shí)均需要換油。

4.2通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)判斷

1996年由中國(guó)石化總公司制定了SH/T 0636—1996 L-TSA換油標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。本標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)備完好運(yùn)行正常的汽輪機(jī)組中潤(rùn)滑油的換油指標(biāo)。所提出的6項(xiàng)指標(biāo)有一項(xiàng)不合要求就應(yīng)換油。

表2　L-TSA汽輪機(jī)油換油標(biāo)準(zhǔn)

5　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)具體分析潤(rùn)滑油的油質(zhì)對(duì)滑動(dòng)軸承的影響，提出了一些合理的解決方法和建議，最后介紹了潤(rùn)滑油更換的判斷和標(biāo)準(zhǔn)。軸承是電機(jī)的重要組成部分，而由潤(rùn)滑油的油質(zhì)不好造成的滑動(dòng)軸承故障是滑動(dòng)軸承故障中比例最大的，一旦潤(rùn)滑油的油質(zhì)不好造成了滑動(dòng)軸承故障，將會(huì)影響到電機(jī)的運(yùn)行，甚至引發(fā)事故。

[1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 第3卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]楊國(guó)安. 滑動(dòng)軸承故障診斷實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2012.