油液分析在冷軋軋輥軸承故障診斷中的應用

何偉楚，趙暢暢，楊智宏

（廣州機械科學研究院有限公司，廣州510530）

油液分析在冷軋軋輥軸承故障診斷中的應用

何偉楚，趙暢暢，楊智宏

（廣州機械科學研究院有限公司，廣州510530）

某冷軋板廠使用新配方軋制油后，冷軋軋輥軸承燒毀的頻率增大。將新配方軋制油按不同比例與軸承潤滑脂進行了混兌試驗，結果表明軋制油對潤滑脂的防腐性和膠體穩定性產生較大影響，是軸承燒毀的主要原因。

油液分析；軋輥軸承；預防維修；故障診斷

1 故障現象

某冷軋板廠連軋機組使用的4輥軋機結構如圖1所示，軋輥圓柱滾子軸承采用2#鋰基脂潤滑，正常使用壽命一般在1500 h以上[1]，由于工藝原因，該軸承在運行過程中會混入少量的軋制油，但自投產以來設備一直運行正常。

2014年10月該公司采購了一批新的軋制油，該批次的揮發油進行了產品升級，優化了軋制油的揮發性能，但自從使用新的軋制油以后，連軋機組冷軋軋輥軸承故障燒毀的頻率明顯增大，故障軸承的在線時間僅不到80 h，個別軸承甚至35 h就出現軸承潤滑脂燒干的現象而不得拆換下線。對拆下的軸承進行觀察發現，軸承潤滑脂普遍出現干涸現象（圖2），滾柱上邊緣有高溫加熱的痕跡（圖3），部分軸承滾道上出現點蝕現象。

圖14 輥軋機結構示意

2 診斷方案

2.1 故障原因初步判斷

從故障的特征表現，初步判斷軸承燒毀的原因可能有以下2個方面[2]：（1）新潤滑脂性能不合格；（2）新配方軋制油影響了潤滑脂的性能。

2.2 診斷方案

根據故障原因的初步判斷，制定以下診斷方案[3]。

（1）對軋輥軸承用新潤滑脂進行全面分析，評價潤滑脂是否合格。檢測項目見表1。

（2）采用熱混兌方法，模擬現場逐步升溫至80℃[2]、攪拌狀態下，將潤滑脂和軋制油分別按照9∶1，5∶5的比例進行混兌，對混兌后的樣品按表2所示的項目進行檢測，評定軋制油對潤滑脂性能的影響。

3 檢測數據分析

3.1 潤滑脂檢測結果分析

潤滑脂檢測結果見表3，其各項指標符合GB/T 7323-2008 2#極壓鋰基潤滑脂的國家質量標準[4]。

3.2 混兌試驗測試結果及分析

圖2 軸承潤滑脂干涸

圖3 滾柱邊緣受到高溫加熱

表1 潤滑脂檢測項目及意義

3.2.1 銅片腐蝕

將軋制油加入潤滑脂中充分混兌后，觀察混合物的銅片腐蝕性能（100℃，24 h）。

表2 混兌后樣品檢測項目

表3 潤滑脂檢測結果

（1）沒有軋制油時，銅片腐蝕等級為1b，此時銅片顏色不變，試驗后的潤滑脂顏色與新脂無異（圖4）。

（2）當油脂比例為1∶9時，銅片腐蝕等級為2a，此時銅片基體顏色不變，表面局部變黑，試驗后的潤滑脂顏色較新脂加深（圖5）。

（3）當油脂比例為5∶5時，銅片基體顏色不變，銅片腐蝕等級為3b，此時銅片表面變黑，局部有變紫現象，試驗后的潤滑脂已經變成黑色（圖6）。

試驗結果表明，軋制油與潤滑脂混兌后，一方面影響潤滑脂的防腐性能，另一方面會導致潤滑脂氧化顏色加深，且軋制油比例越高，銅片的腐蝕程度和潤滑脂氧化程度越深。

3.2.2 最大無卡咬負荷PB

最大無卡咬負荷檢測結果見表4，測試結果顯示，軋制油與潤滑脂按1∶9和5∶5比例混合后，混合樣的PB結果無變化。

3.2.3 燒結負荷PD

燒結負荷檢測結果見表5，燒結試驗表明，軋制油與潤滑脂按1：9和5：5比例混合后，混合樣的PD值與比混合前潤滑脂相比略有降低。

3.2.4 蒸發量

蒸發量檢測結果見表6，測試結果顯示，軋制油與潤滑脂按1∶ 9混合后，混合樣的蒸發量與潤滑脂相比明顯變高，表明混入軋制油對潤滑脂的蒸發量產生影響，會加速潤滑脂中基礎油的蒸發。

圖4 試驗1

圖5 試驗2

圖6 試驗3

表4 軋制油與潤滑脂混兌后最大無卡咬負荷檢測結果 N

表5 軋制油與潤滑脂混兌后燒結負荷檢測結果 N

表6 軋制油與潤滑脂混兌后蒸發量檢測結果 %

3.3 故障分析

軸承在運行過程中會不可避免地混入軋制油，軋制油的性能會對軸承潤滑脂產生一定的影響。混入軋制油后，潤滑脂的抗腐蝕性能和極壓抗磨性能下降，這一方面會導致軸承表面金屬腐蝕，另一方面會導致油膜強度降低，引發疲勞點蝕[5]。

此外，混入軋制油后潤滑脂蒸發損失增加，一方面與混油有關，軋制油混入潤滑脂后，對潤滑脂進行了稀釋，使得潤滑脂的膠體結構被破壞，高溫高壓下，潤滑脂中的部分基礎油更容易析出流失，導致潤滑脂變干[6]；另一方面與軋制油的揮發性有關，軋制油在經過配方改良后，揮發性得以提升，當潤滑脂中混入軋制油后，基礎油的揮發性受到影響，即提高軋制油揮發性的因素同樣也提高了基礎油的揮發性，在軸承運行時，潤滑脂中的基礎油在高溫下加速揮發，并在金屬的催化作用下加速氧化，使得軸承潤滑脂短期內干涸變硬，失去潤滑作用，最終導致軸承燒毀。

4結論

（1）潤滑脂中混入軋制油會降低潤滑脂的防腐性和極壓抗磨性能，并對潤滑脂的膠體穩定性和基礎油揮發性能產生影響，不僅會使軸承表面出現腐蝕和點蝕，還會使潤滑脂變稠變硬，失去潤滑作用，這是導致該起故障的主要原因。

（2）軋制油配方更新，揮發性提高是導致該起事故的重要原因，實際應用中，潤滑系統中某一因素的改變都可能導致潤滑失效，制定合適的分析方案模擬現場運行，可以有效地對設備潤滑情況進行評估。

［1］黃慶學，陳占福.軋機軸承與軋輥壽命研究及應用[M].北京：冶金工業出版社，2003.

［2］黃志堅.軋機軋輥與軸承使用維修技術[M].北京：冶金工業出版社，2008.

［3］汪德濤，林亨耀.設備潤滑手冊[M].北京：機械工業出版社，2009.

［4］中國石油化工股份有限公司科技開發部編.石油產品國家標準匯編[S].北京：中國標準出版社，2005.

［5］楊國安.滾動軸承故障診斷實用技術[M].北京：中國石化出版社，2012.

［6］黃文軒.潤滑劑添加劑性質及應用[M].北京：中國石化出版社，2012.

〔編輯李波〕

TG333.17

B

廣東省科技計劃項目（2015A040404012）；黃埔區應用基礎研究專項（20150000653）。

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.49