گریسکاری در موتورهای الکتریکی

گریسکاری در موتورهای الکتریکی در سال1992 میلادی, موسسه تحقیقات قدرت الکتریکی (EPRI) , برنامه ای را در زمینه روانکاری توسعه داد. امروزه برنامه مذکور به طور گسترده در بیشتر نیروگاههای هسته ای به کار گرفته می شود. جلوگیری از گریسکاری بیش از حد در فاصله میان تعویض یاتاقانها از اهداف اصلی این برنامه روانکاری است. در این مقاله به تشریح این مبحث پرداخته ایم.
تاریخچه
مسئله گریسکاری بیش از حد الکتروموتورها, برای اولین بار در سال1988 میلادی در نیروگاههای اتمی ایالات متحده مورد توجه قرار گرفت. دراین سال چندین موتور و یاتاقان در نیروگاههای اتمی به دلیل مصرف بیش از حد گریس دچار خرابی شده بود. درسال1992 میلادی, واحد تعمیرات هسته ای EPRI برنامه ای به منظور تعمیرات الکتروموتورها, با تاکید بر اصول نگهداری پیش بینانه و پیشگیرانه منتشر ساخت. این برنامه با توجه به اندازه و نوع یاتاقانهای الکتروموتورها, روشهای تعمیراتی جامعی را توصیه می کند.
بخشی از این برنامه تعمیراتی شامل پیشنهاداتی در مورد چگونگی گریسکاری یک الکتروموتور است. اجرای این برنامه, کاهش هزینه نیروی انسانی مورد نیاز را (برای تعمیرات) و کاهش خرابی یاتاقانها (به دلیل گریسکاری بیش از حد) در پی داشت وموجب شد تا صنایع مذکور بتوانند با اجرای آن در هزینه های خود صرفه جویی کنند.


طراحی محفظه یاتاقان
در بیشتر موتورهایی که دارای یاتاقانهای غلتشی قابل گریسکاری هستند دو نوع طراحی محفظه یاتاقان به چشم می خورد. بیشتر موتورها به صورت Same-Side ساخته می شود و تعداد کمتری نیز به صورت Flow-Through (شکل1) طراحی می شوند.
طراحی Flow-Through تنها در یاتاقانهای Open Face استفاده می شود.
در نوع Same-Side , محل ورود و خروج گریس در یک طرف بوده و با یاتاقانهای Open Face- Single Shielded و Double Shielded استفاده می شود.
همانطوریکه در شکل2 مشاهده می شود, تنها راه خروج گریس, درپوش تخلیه است.
چهارنوع اصلی یاتاقان
1- Open face bearing : این نوع از پوسته داخلی, خارجی, ساچمه ها و قفس ساچمه ها تشکیل شده است. این یاتاقان به دلیل نداشتن صفحات محافظ, گریس را درون خود حفظ نکرده و بنابراین برای روانکاری به حفره گریس نیاز دارد.
2- Single- shielded bearing : این یاتاقانها تنها در یک سمت دارای یک صفحه محافظ فلزی بوده و به طور معمول یاتاقان به گونه ای نصب می شود که سمت دارای صفحه فلزی رو به
سیم پیچی موتور قرار می گیرد. این گروه نیز قابلیت روانکاری مجدد با گریس را داشته و فواصل گریسکاری آن نیز مشابه یاتاقانهای
open-face است.
3- Double shielded bearing : در این یاتاقان, هر دو سمت یاتاقان دارای صفحه محافظ فلزی بوده که در نتیجه گریس را بین این دو صفحه نگه می دارد. شکاف هوای کوچکی که بین پوستة داخلی و صفحات محافظ وجود دارد اجازه
می دهد که در فواصل طولانی, حجم مشخصی از روغن, بین گریس موجود در حفره و گریس موجود میان صفحات محافظ, در جریان باشد.
در مورد اینکه آیا می توان این یاتاقان ها را گریسکاری کرد ابهام وجود دارد. تاکنون گریسکاری در یاتاقان های Double shielded با مشکلی مواجه نشده است.
4- Sealed bearings: این یاتاقانها به جز یک مورد استثنا, کاملاً شبیه Double shielded ها هستند. پوستر داخلی در این یاتاقانها در برابر آب بندها سُرخورده که در نتیجه موجب حذف شکاف هوا بین آب بندها و پوسته داخلی می شود. این یاتاقان نمی تواند مجدداً گریسکاری شود.
خرابی های ناشی از گریس
خرابی هایی که در ارتباط با مسایل گریسکاری در یاتاقانها روی می دهد دلایل مختلفی دارد که در زیر به آنها پرداخته شده است.
- فقدان روانکاری: این حالت هنگامی رخ می دهد که یا حفره گریس در یاتاقان به طور صحیح با گریس پر نشده باشد, یا در زمان تعیین شده, یاتاقان گریسکاری نشود و یا روغن موجود در گریس به دلیل گرم شدن بیش از حد یاتاقان, تبخیر و خارج شود.
- ناسازگاری گریسها: تغلیظ کننده گریسها از ترکیبات مختلفی مانند لیتیم یا پلی اوره تشکیل شده اند. تمامی گریسها با یکدیگر سازگار نیستند و این نکته که در طول عمر یاتاقان, از همان گریس اولیه یا گریسهای سازگار با آن استفاده شود از اهمیت خاصی برخوردار است.
- گریس نامناسب: استفاده و بکارگیری گریس مناسب بسیار مهم است. در بعضی از شرایط و در بعضی از انواع یاتاقانها, گریسهای چندمنظوره کفایت می کند در حالیکه در مواردی, تنها گریسهای EP جوابگو هستند. انتخاب نادرست گریس در گریسکاری اول و یا گریسکاری مجدد, منجر به خرابی زودهنگام یاتاقان می شود.
- تحت فشار قرار گرفتن بیش از حد صفحات محافظ یاتاقان: در زمان ورود گریس به داخل حفره گریس, حجم گریس و فشار حفره افزایش می یابد. در صورتی که اگر در حین گریسکاری مجدد, گریس به سرعت اضافه شود, صفحات محافظ یاتاقانهای Single shielded یا Double shielded آسیب خواهند دید. هنگامی که موتور در سرویس قرار می گیرد, گریس به دلیل گرما منبسط می شود. اگر حفره گریس کاملاً پر باشد, انبساط گرمایی منجر به فشار مخرب بر روی صفحات محافظ یاتاقان می شود. در چنین حالتی, صفحات محافظ تحت فشار از جای خود خارج شده یا صفحه محافظ بیرونی تحت فشار گریس به محفظه یاتاقان فشرده می شود که در نهایت به خرابی یاتاقان منجر می شود.

درون یک الکتروموتور که با گریس پر شده است چه می گذرد؟
اگر حفره گریس کاملاً پر باشد و در عین حال باز هم گریسکاری انجام شود, گریس اضافی به سمت فضای بین کلاهک یاتاقان و محور موتور حرکت کرده و در نهایت به درون موتور راه پیدا می کند. این پدیده باعث می شود تا گریس فضای انتهایی سیستم عایق را پر کرده و در نهایت منجر به خرابی عایق بندی و یاتاقان شود.
ساچمه های یک یاتاقان همانند پمپهای بسیار ریز گرانروی عمل کرده که بر روی حجم محدودی از فیلم روغن بین ساچمه ها و پوسته می چرخند.
هنگامی که گریس بیش از حد مورد نیاز باشد, توسط ساچمه ها به شدت به هم می خورد و در نتیجه موجب افزایش دمای عملیاتی و هدر رفتن انرژی شده و احتمال خرابی یاتاقان را افزایش می دهد.
مسئله ای که در ارتباط با الکتروموتورها وجود دارد, این است که مسیر خروج گریس اضافی از حفره یاتاقان محدود است. با استفاده از این اتصالات, دیگر به باز کردن درپوش تخلیه برای خارج ساختن گریس اضافی و کاهش فشار موجود نیازی نیست. در حال حاضر اتصالاتی که در شکل9 و10 نشان داده شده اند توسط شرکت Alemite تولید و به بازار عرضه شده و به صورت گسترده ای در نیروگاههای هسته ای بکار می رود.
تخریب گریس
تخریب گریس طی یک فرایند تدریجی اتفاق می افتد. گرچه عمده تخریب گریس زمانی اتفاق می افتد که موتور در حال کار است ولی زمان هایی که الکتروموتور در جا کار می کند نیز اتفاق می افتد. گریس می تواند به حالتهای مختلف و بنا به دلایلی خاص تخریب شود که عبارتند از:
سفت شدن گریس: این حالت در فواصل زمانی طولانی و به دلیل جذب گرد و غبار و رطوبت یا اکسید شدن اتفاق می افتد.
تخریب شیمیایی: تخریب شیمیایی گریس به دلیل گرمای بیش از حد ایجاد می شود. یکی از دلایل گرمای بیش از حد, گریسکاری بیش از حد است.
عواملی که در تخریب گریس تاثیر گذارند عبارتند از:‌
- بارهای بیش از حد: الکتروموتورهایی که Side-Loaded بوده و به بیانی دیگر به صورت مستقیم و از طریق یک کوپلینگ به محور محرک متصل نشده اند نسبت به الکتروموتورهای Direct Coupled بار بیشتری را به یاتاقان ها اعمال می کنند.
- جدایش روغن از گریس: این پدیده, بیشتر در مورد الکتروموتورهایی اتفاق می افتد که برای مدت زمان زیادی در جا کار می کنند. همچنین در مواردی که گریس بیش از حد بهم زده می شود نیز چنین پدیده ای رخ می دهد. البته عموماً با گذشت زمان نیز روغن به طور طبیعی از گریس جدا میشود.
- سرعت دورانی یاتاقان: هر چقدر سرعت بالاتر باشد, گریس سریعتر تخریب می شود.
- اندازه یاتاقان: هر چقدر یاتاقان بزرگتر باشد, گریس با سرعت بیشتری تخریب می شود. به طور معمول اندازه یاتاقان با توان الکتروموتور نسبت مستقیم دارد.
- محیط کارگاه: در صورتی که دمای محیطی که الکتروموتور در آن قرار گرفته بیشتر از60 درجه سانتیگراد باشد, تخریب گریس شدت می یابد.
تهیه برنامه- گریسکاری
برای تدوین یک برنامه گریسکاری که تمامی الکتروموتورهای یک مجموعه صنعتی را در بر بگیرد, عوامل متعددی دخالت دارند. برای یک برنامه ریزی صحیح رعایت نکات زیر ضروری است.
1- نوع یاتاقانهای هر دو طرف الکتروموتورها را شناسایی کنید. به این ترتیب این موضوع که آیا یاتاقان قابل گریس کاری مجدد است یا نه, مشخص می شود.
2- باید مشخص شود که چه مقدار گریس در ابتدا استفاده شده است تا میزان فضای خالی برای گریسکاری های بعدی تعیین شود.
3- نوع گریس (EP-GP , سنتزی و ...) و در صورت امکان سازنده آن را مشخص کنید.
4- شرایطی ایجاد کنید تا اتصالات گریس- چه اتصالات شارژ گریس و چه اتصالات تخلیه گریس- در دسترس قرار گیرد.
5- اطراف اتصالات ورود و تخلیه گریس را تمیز کنید.
6- برای این برنامه یک مسئول تعیین کنید. احتمال اینکه یک برنامه بدون نیاز به یک مسئول مشخص به نتیجه برسد بسیار کم خواهد بود.
روشهای گریسکاری
با توجه به اینکه ساچمه های یاتاقان همانند پمپهای گرانروی بسیار ریز عمل می کنند و از آنجایی که گریس در هنگام گرم شدن شل تر
می شود, باید هنگامی که الکتروموتور در حال کار است, یاتاقانها را گریسکاری کرد. در صورتی که این کار امکان پذیر نیست, بلافاصله پس از اینکه الکتروموتور از سرویس خارج و خاموش شد و تا زمانی که گریس هنوز گرم است, گریسکاری را انجام دهید. باید دانست که گرچه هیچ یک از این برنامه ها, مشکلات گریسکاری بیش از حد حفره گریسی را که قبلاً با گریس پر شده برطرف نمی کند ولی انجام مراحل زیر کمک می کند تا این مشکلات را به حداقل برسد. لازم به یادآوری است که مراحل زیر می بایست به ترتیب انجام شود:
1- ابتدا مطمئن شوید که گریس پمپ دستی حاوی مقدار مناسب گریس باشد.
2- اطراف اتصالات ورود و تخلیه گریس را تمیز کنید.
3- درپوش تخلیه گریس را باز کرده و در صورت امکان با استفاده از یک فرچه استوانه ای مقداری از گریس درون حفره گریس را برداشته و راه کوچکی برای خروج گریس باز کنید. اگر در پوش از نوع Plunger باشد نیازی به این کار نیست.
4- حال یاتاقان را گریسکاری کنید. باید گریسکاری را به آرامی انجام داد تا از افزایش فشار ناگهانی در حفره گریس جلوگیری شود.
5- در صورتی که گریسکاری در زمان خاموشی الکتروموتور انجام شود, بلافاصله بعد از گریسکاری می بایست موتور روشن شده تا با افزایش دمای یاتاقان, گریس اجازه انبساط یابد. در صورتی که درپوش تخلیه از نوع Plunger نیست حتماً باید تا انتها بازبماند.
6- بعد از اینکه گریس اضافی خارج شد, درپوش تخلیه را ببندید و گریسهایی که احتمالاً اطراف را آغشته کرده پاک کنید.
معمولاً هر چند وقت یکبار باید یاتاقانها را گریسکاری کرد؟ اطلاعاتی که در این جا ارایه می شود براساس گزارش NP-7502 موسسه EPRI است که آن نیز براساس داده های طراحی و عملیاتی الکتروموتور تهیه شده است. این داده ها عبارتند از:
1- عملیات پیوسته
2- عملیات ناپیوسته
3- حالت موتور (آیا موتور در حالت Standby بوده یا در حالت خاموش)
4- نوع یاتاقان (یاتاقانها از نوع
Single shielded, Open face هستند یا
Double shielded (داخلی یا خارجی). مدلهای متفاوتی می توانند به عنوان یاتاقان داخلی و خارجی استفاده شوند. توجه کنید که یاتاقانهای Sealed هرگز نمی توانند مجدداً روانکاری شوند.
5- دور موتور
6- توان الکتروموتور- اسب بخار
7- چگونگی انتقال بار (انتقال نیرو از کنار در مقابل انتقال نیروی مستقیم توسط کوپلینگ)
8- دمای محیط (کمتر از60 درجه سانتیگراد یا بیشتر از60 درجه سانتیگراد)
جدول1 برای یک نیروگاه هسته ای نسبتاً تمیز طراحی شده است. در صورتی که با محیط آلوده یا دارای گرد و غبار روبرو هستیم می باید تغییرات مورد نیاز را در فواصل زمانی توصیه شده انجام دهیم.
برای الکتروموتورهایی که بصورت پیوسته در حال کار نیستند و گاهی اوقات متوقف
می شوند, باید تنها ساعاتی را به عنوان مدت زمان عملیاتی به حساب آوریم که دستگاه در حال کار باشد. برای مثال در صورتی که یک الکتروموتور تنها در نیمی از یک زمان مشخص در سرویس است, بر طبق جدول1 زمان گریسکاری مجدد آن بین24 تا36 ماه توصیه می شود, ولی باید زمان گریسکاری مجدد آن را بین48 تا72 ساعت در نظر گرفت.