6 façons d'améliorer la lubrification des moteurs électriques pour une meilleure fiabilité des roulements

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En tant que « sang vital » du fonctionnement de votre usine, les moteurs électriques nécessitent des considérations de lubrification particulières. La durée de vie théorique d'un moteur électrique est de 20 ans ou plus. 

Pourtant, plusieurs dizaines de milliers de moteurs électriques industriels finissent prématurément à la poubelle. Il en résulte une perte énorme pour les industries à tous les niveaux.

Dans cet article, nous passerons en revue six points sur la façon d'améliorer la lubrification des moteurs électriques afin de maintenir le bon fonctionnement de ces équipements vitaux et de maximiser leur cycle de vie. Suivez ces conseils et vous devriez voir des performances soutenues.

1. Lubrifier correctement

Les guides de lubrification du moteur (soit OEM ou fournis par des fournisseurs de graisse) dépendent généralement du « propriétaire » pour faire fonctionner le moteur dans des conditions idéales ou presque idéales. La « meilleure pratique » consiste à garder le moteur, l'arbre et le roulement propres, secs, alignés et entretenus afin de minimiser les vibrations et les chocs.

Dans cette section, nous expliquerons comment garantir que les roulements de votre moteur électrique sont correctement lubrifiés dans des conditions moins qu'idéales. Plusieurs organisations professionnelles (telles que l'EPRI et la STLE) ont identifié que 50 à 60 % des pannes de moteur sont le résultat d'une défaillance prématurée des roulements due à des pratiques de lubrification inadéquates.

chesterton 8mar22 2Ne lubrifiez pas trop vos roulements
Une lubrification excessive peut faire pénétrer de la graisse ou de l'huile dans les enroulements. Cela entraînera une détérioration de l'isolation autour de l'enroulement, entraînant un arc et un court-circuit à l'intérieur du moteur vers le boîtier. Une lubrification excessive entraînera également une chaleur excessive et une usure du rotor et du stator.

Le regraissage nécessite les meilleures pratiques d' aujourd'hui et de votre environnement de service spécifique . Méfiez-vous des manuels OEM qui pourraient avoir été créés il y a des années et qui pourraient ne pas être pertinents pour la technologie disponible actuelle et les recommandations procédurales.

Vous pouvez éviter un graissage excessif en utilisant une surveillance ultrasonique ou acoustique pendant le processus de regraissage. Écoutez le roulement et arrêtez le graissage lorsque le signal acoustique indique que les surfaces de contact du roulement ont été correctement remplies de lubrifiant frais.

Une autre technique et considérée comme la « meilleure pratique » consiste à toujours retirer le bouchon de vidange inférieur du boîtier de roulement pendant le regraissage et à regraisser pendant que le moteur tourne. Cela permet à la graisse fraîche d'être entièrement incorporée dans le logement et les surfaces de roulement par « l'action de pompage » naturelle du roulement en rotation. Cette action, à son tour, aidera à fournir une action mécanique aidant à expulser l'excès de vieille graisse à travers l'orifice de vidange ouvert ou, au minimum, à permettre l'égalisation de la pression dans le boîtier lorsque la nouvelle graisse est injectée.

Distributeurs automatiques de graisse
Si la main-d'œuvre est limitée, pensez à utiliser de petits distributeurs automatiques de graisse . Ces unités peuvent être actionnées au gaz (azote préféré à l'hydrogène) ou électromécaniques (moteur et pompe commandés par microprocesseur). Choisissez une unité dimensionnée en fonction du facteur de vitesse et de la température de service du roulement du moteur.

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Des unités synchronisées sont disponibles pour les équipements de secours. Les distributeurs synchronisés peuvent être câblés directement à l'alimentation du moteur, à la boîte de jonction ou au contrôleur. De plus, les distributeurs sont également disponibles avec des modules de détection de vibrations qui activent le distributeur lorsque le moteur est alimenté.

Utilisez toujours le lubrifiant désigné par le fabricant en fonction de la conception, de la vitesse et de la température du roulement.

La sélection de la bonne viscosité de l'huile de base, du grade NLGI et du choix de l'épaississant en fonction du point de goutte, de la séparation de l'huile et de la stabilité de la consistance est essentielle pour la fiabilité à long terme. En général, les graisses EP #2 de technologie plus ancienne compromettent la longévité du moteur car les additifs de soufre et de phosphore peuvent former des sous-produits corrosifs lorsqu'ils sont utilisés dans des applications humides/mouillées.

La recommandation générale est d'utiliser une graisse synthétique G IV, huile de base PAO, viscosité ISO 100 VG, grade NLGI #2 pour les moteurs horizontaux et NLGI #3 pour les moteurs verticaux.

Les technologies de graisse modernes, les conceptions d'additifs et les épaississants peuvent être sélectionnés avec l'aide de votre fournisseur de graisse si la durée de vie des roulements du moteur électrique est compromise par la corrosion, les vibrations, les chocs et la pénétration d'eau. La polyurée, bien que l'épaississant le plus courant, ne soit pas nécessairement le seul épaississant en fonction des conditions de service. En effectuant une analyse de défaillance des roulements pour la rouille, les piqûres et l'écaillage, vous pouvez découvrir des indices d'améliorations potentielles des performances du lubrifiant.

Consultez votre manuel ou le site Web du fabricant pour connaître l'intervalle approprié pour la lubrification.

Lubrifier trop souvent ou trop peu peut également provoquer une usure prématurée de vos roulements s'ils sont sous-lubrifiés, ou entraîner une dégradation de l'isolation autour de l'enroulement s'ils sont trop lubrifiés.

L'utilisation d'outils de regraissage, tels que l' outil de lubrification de précision Chesterton *, calcule la quantité et la fréquence de regraissage en fonction de la vitesse, de la température, du potentiel de contamination par l'eau et la saleté abrasive, des vibrations et de la position et du type de roulement.

Souvent, les intervalles d'entretien sont augmentés ou diminués en fonction des conditions de fonctionnement spécifiques et de l'exposition environnementale du moteur.

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2. Sélectionnez le meilleur type de roulement pour votre application

Les roulements de moteur électrique peuvent avoir plusieurs configurations. Le roulement spécifique utilisé dans le moteur est généralement identifié sur la plaque d'identification du moteur. Cependant, il est préférable de ne pas croire les informations car, dans de nombreux cas, les moteurs ont été reconstruits et les roulements peuvent être différents de la configuration OEM d'origine. Chaque configuration impose ses propres défis uniques aux exigences de roulement et de lubrification.

Les moteurs électriques utilisent une variété de types de roulements répertoriés ci-dessous et sont identifiés par un code alpha suivant le numéro de référence du roulement. Par exemple, un roulement de référence # 6308, 6308Z, 6308ZZ ou 6308RR correspondrait à un roulement du type suivant :

chesterton 8mar22 4Roulements ouverts
Les roulements ouverts se composent d'un chemin de roulement intérieur et extérieur, d'éléments roulants et d'une cage de retenue. Avec une conception ouverte, il n'y a pas de bouclier ou de joint. La graisse de lubrification passe librement à travers les composants du roulement et la graisse s'écoule facilement dans le roulement. Cette conception est avantageuse car l'échange de graisse lors du regraissage est optimisé. Par conséquent, cette conception de roulement est plus froide que les autres conceptions, permet de purger facilement les contaminants et nécessite une pression de pistolet à graisse plus faible pour introduire de la graisse fraîche. Et parce qu'il n'y a pas de boucliers, il n'y a aucun souci de s'effondrer ou de pousser le bouclier dans les éléments roulants.

Un inconvénient de la conception ouverte est également un sous-produit de sa facilité de graissage. Étant donné que le flux de graisse dans le boîtier n'est pas limité, si les protocoles de graissage ne sont pas suivis, un excès de graisse peut pousser à travers le boîtier et dans les enroulements. Dans tous les cas, il est important de retirer le bouchon de graissage inférieur et de regraisser lorsque le moteur tourne.

Roulements blindés
Les roulements blindés ont un mince blindage métallique monté dans l'ouverture ou l'anneau du chemin de roulement du roulement. Le bouclier a un petit dégagement sur le diamètre intérieur de 0,5 mm ou 1/32 po généralement. Ce jeu offre une certaine restriction à la graisse qui s'écoule librement et exerce une contre-pression importante par rapport au roulement ouvert. Le débit restrictif aide à empêcher le graissage excessif et la graisse d'être forcée dans l'enroulement.

chesterton 8mar22 5Le bouclier peut être orienté vers l'intérieur ou vers l'extérieur selon la marque ou la préférence du moteur électrique. En raison de pratiques de regraissage inappropriées consistant à pomper trop rapidement de la graisse dans le roulement, une pression excessive peut se développer et effondrer le bouclier sur les éléments roulants. Il faut prendre soin de suivre la règle simple de 1 à 2 secondes entre les coups de pistolet à graisse et de graisser pendant que le moteur tourne. N'utilisez JAMAIS un pistolet graisseur électrique pour graisser un moteur électrique.

Un inconvénient des roulements blindés est une augmentation du frottement et de la température du roulement. Les roulements blindés chauffent plus que les roulements ouverts jusqu'à 50°F/10°C. Ils nécessitent une procédure ou une directive de regraissage très précise.

Roulements à double blindage
Les roulements à double blindage sont similaires aux roulements à simple blindage mais comprennent deux blindages (blindage intérieur et blindage extérieur). Comme prévu, ils offrent plus de restriction au débit de graisse, au renouvellement ou à l'échange lors du regraissage, et chauffent plus que les roulements à simple blindage. Les avantages de ce type de roulement sont la réduction de la contamination particulaire et de la pénétration de graisse dans les enroulements. Les inconvénients sont la chaleur, l'effondrement du bouclier et des routines/protocoles de graissage extrêmement précis.

chesterton 8mar22 6Roulements étanches
Les roulements étanches sont considérés comme des roulements « lubrifiés à vie ». 
Il s'agit d'un terme impropre en ce sens qu'ils ne sont lubrifiés 
que pour la durée de vie de la graisse . Leur durée de vie est généralement bien inférieure à celle d'un roulement ouvert correctement lubrifié. Ils ont été acceptés dans de nombreux ateliers de réparation de moteurs électriques et par les équipementiers pour les petits moteurs Hp (Kw) en raison des coûts réduits de conception du moteur et d'usinage du boîtier nécessaire pour un roulement à graisse. Un roulement étanche NE PEUT PAS être regraissé. Par conséquent, toute ancienne graisse, contaminant ou lubrifiant dégradé ne peut pas être purgé du roulement. Lorsque la graisse échoue, il en va de même pour le roulement et le moteur.

3. Prévenir les défaillances de roulement

Les défaillances de roulements sont l'un des problèmes les plus courants et les plus faciles à prévenir. Si vos roulements échouent, il y a plusieurs choses qui pourraient mal tourner avec votre moteur électrique. Cette section explique comment inspecter les roulements de votre moteur et éviter une usure inutile des roulements.

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Alignement
Assurez-vous que la charge attachée à votre moteur est correctement alignée. Des charges mal alignées peuvent déséquilibrer la rotation, mettant à rude épreuve un ou les deux roulements du moteur électrique.

Charge opérationnelle Les
roulements à billes sont plus sensibles aux défaillances liées à la charge que les roulements à rouleaux et à rouleaux sphériques. En raison de la plus petite surface de contact, les roulements à billes conviennent généralement aux conditions de charge de choc, de démarrage et d'arrêt ou de vibration. La durée de vie L10 publiée des roulements à billes typiques des moteurs électriques peut être évaluée à 25 000 heures pour les conditions du « meilleur cas ». Une cote L10 de roulement peut être réduite à 1/8ème de la durée de vie théorique avec une augmentation de 2X de la charge opérationnelle.

Vibration
L'augmentation de l'impact vibratoire réduira considérablement la durée de vie des roulements. L' American Bearing Manufacturers Association (ABMA) a estimé qu'un doublement des vibrations peut réduire la durée de vie des roulements de 75 % !

Les moteurs fixés aux poulies motrices avec des courroies trapézoïdales simples et multiples chargeront latéralement le roulement intérieur du moteur électrique. Les vibrations de la courroie exposeront davantage les roulements à des conditions dommageables. Si ces conditions existent, il peut être avantageux de sélectionner une graisse avec une charge de soudure à 4 billes plus élevée, ASTM D 2596. Une graisse pour roulement de moteur électrique typique a une charge de soudure à 4 billes de 160 à 250 kg par rapport à Chesterton 630 SXCF Grease et Chesterton 635 SXC . GraisseGraisse , qui ont une charge de soudure à 4 billes de 620 kg et 800 kg, respectivement.

Des technologies alternatives sont disponibles qui peuvent fournir une résistance de charge supérieure de 250% à 400% et présenter une charge de soudure à 4 billes allant jusqu'à 800 kg. Une résistance de film et une résistance à la charge plus élevées réduisent le risque d'écaillage.

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Contaminants et nettoyage
Gardez le moteur exempt de contaminants et d'humidité. Vous devrez peut-être souffler le moteur de temps en temps pour le garder exempt d'humidité et de petites particules qui pourraient pénétrer dans les roulements. Protégez-vous contre les lavages à l'eau avec une pression de tuyau d'eau à pleine force.

Si les moteurs sont recouverts de débris de processus, de pâte à papier, de poussière minérale, etc., nettoyez-les à l'aide d'un détergent doux et rincez à l'eau à basse pression. Les résidus huileux peuvent être éliminés des enroulements avec des solvants ultra-purs à haute résistance diélectrique. Dans tous les cas après nettoyage du carter, ou des bobinages, s'assurer que les surfaces sont sèches et que les roulements sont relubrifiés avant de redémarrer le moteur électrique.

Le jet d'air ou d'eau à haute pression doit être évité. Si un rinçage à l'eau, un nettoyage désinfectant ou des processus CPI sont nécessaires, les roulements du moteur électrique et de l'équipement doivent être lubrifiés avec de la graisse imperméable.

Par rapport aux graisses spécifiées par les équipementiers de 3 à 5 % de lavage à l'eau selon la norme ASTM D 1264, les technologies avancées résistantes à l'eau telles que la graisse Chesterton 630 SXCF et la graisse Chesterton 635 SXC peuvent protéger et préserver les surfaces de roulement grâce à une résistance au lavage à l'eau de l < 0,5. %. L'amélioration de la résistance à l'eau fonctionne en conjonction avec une bonne conception du joint pour empêcher l'eau de pénétrer dans le boîtier de roulement et empêcher la corrosion par piqûres.

Surveillance de la température
Effectuez occasionnellement des relevés de température pour surveiller la température des roulements. 
Comparez ces lectures à la plage de température de sécurité fournie par le fabricant (généralement ne pas dépasser 140-160 ° F. Si les roulements deviennent trop chauds, arrêtez d'utiliser le moteur. Laissez-le refroidir et inspectez rapidement les roulements pour détecter tout dommage ou contaminant.

Un surgraissage provoque autant de dégagement de chaleur qu'un sous-graissage. Ne présumez pas que l'excès de chaleur est un problème de graissage excessif. Consultez votre fournisseur de lubrifiants et analysez les conditions de fonctionnement des roulements. En cas de chaleur excessive, n'oubliez pas que les meilleures pratiques de graissage suggèrent de regraisser lorsque le moteur tourne et de retirer le bouchon de vidange inférieur tout en introduisant de la nouvelle graisse. Le bouchon de graissage peut être remplacé par un orifice ouvert et un tube ou un orifice de décompression.

Surveillance du bruit
Si vous entendez des sons anormaux provenant de votre moteur, vous pouvez utiliser des détecteurs à ultrasons pour mieux identifier quelle partie du moteur crée le bruit. Les joints d'arbre et les bagues d'huile peuvent entrer en contact avec le boîtier de roulement et créer un bruit sans rapport avec l'état du roulement.

Nous recommandons une combinaison de surveillance par analyse ultrasonique et vibratoire. Écoutez tout son anormal provenant du moteur afin de pouvoir résoudre le problème avant qu'il n'endommage davantage les autres composants.

Vérifiez les bagues d'huile (le cas échéant) et surveillez le jeu excessif de l'arbre. Un jeu excessif dans l'arbre est un bon indicateur que vous avez un roulement défectueux ou qui le sera bientôt.

4. Surveillez la fonction du rotor et du stator

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Le rotor et le stator sont le cœur de votre moteur électrique. Sans ces composants fonctionnant correctement, votre moteur fonctionnera très mal ou pas du tout. Voici quelques conseils pour vous aider à vous assurer que tout va bien avec le rotor et le stator.

Enregistrez les tailles d'écart en haut, en bas et des deux côtés à chaque extrémité. N'oubliez pas que les roulements au repos permettront à l'ensemble rotatif de se tasser légèrement en raison des jeux diamétralement présents dans le roulement.

Le jeu diamétral est le libre mouvement total de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure dans un plan radial, également appelé jeu radial. Les roulements de type « X » et « C » sont fabriqués avec un certain jeu interne en tant qu'ajustement interne standard en usine avant le montage.

Utilisez une jauge d'épaisseur pour vérifier l'écart entre le stator et le rotor pour un jeu égal tout autour. Un mouvement excentrique peut indiquer une usure des roulements ou un désalignement de l'ensemble.

Comparez toutes les lectures précédentes que vous pourriez avoir aux spécifications d'écartement du fabricant Toute différence est une bonne indication qu'il y a une usure excessive de vos roulements et qu'il est peut-être temps de remplacer ces roulements.

5. Vérifier l'état du support moteur

chesterton 8mar22 10Il est sage d'inspecter votre support moteur à l'occasion pour vous assurer qu'il est toujours en bon état. Un support de moteur défectueux peut endommager l'intérieur de votre moteur et peut même avoir un effet négatif sur votre charge. 'Soft Foot' est une condition dans laquelle un ou plusieurs points de montage se desserrent. Cela entraînera un désalignement et augmentera les dommages vibratoires.

  • Vérifiez que les boulons de montage sont bien serrés. S'ils sont desserrés, serrez-les jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de jeu dans les supports. Il est nécessaire de valider le bon alignement avant le serrage final. Re-shin le moteur au besoin pour maintenir l'alignement.
  • Assurez-vous qu'il n'y a pas de jeu entre les supports, que ce soit entre la plaque et les pieds d'isolation en caoutchouc ou entre la plaque et le support rigide.
  • Inspectez la plaque du moteur pour tout gauchissement ou fissure qui pourrait causer une flexion inutile sous charge ou au démarrage.

S'il est monté sur du béton, vérifiez que le béton ne présente pas de fissures ou d'écaillage/érosion autour des boulons d'ancrage. Si les bases en béton se sont corrodées en raison d'une attaque chimique, l'utilisation de mortiers et de coulis résistants aux produits chimiques est recommandée. Les revêtements Chesterton ARC pour béton peuvent être utilisés pour reconstruire les bases de moteur et les sols en béton.

6. Tout enregistrer

Il est essentiel que des enregistrements soient conservés pour vos machines. Cela facilite grandement la maintenance de vos machines et minimise les temps d'arrêt. Les meilleures pratiques et la répétition de processus et de procédures réussis sont importantes pour la durabilité.

  1. Documentez tout ! De cette façon, vous savez exactement ce qui se passe avec vos moteurs.
  2. S'il y a des symptômes qui se répètent, il sera plus facile de résoudre le problème la prochaine fois qu'il se produira.
  3. La tenue de registres vous aidera également à comprendre les problèmes courants afin que vous puissiez avoir des pièces de rechange si nécessaire.
  4. Vous remarquerez peut-être même un modèle, vous pouvez donc résoudre de manière préventive un modèle de problème.

La fiabilité des roulements est essentielle à la fiabilité du moteur et à l'atteinte des objectifs de fonctionnement et d'efficacité des performances de votre usine.

Utilisez ce billet de blog comme guide pour l'entretien de vos moteurs électriques. En suivant les éléments abordés ci-dessus, vous devriez être en mesure d'optimiser les performances et de prolonger la durée de vie de vos moteurs.

Chesterton a ciblé des solutions qui ont documenté des performances de réduction des coûts et des procédures de mise en œuvre conviviales pour prolonger la durée de vie des ours et la fiabilité du moteur.

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Mark Günther
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Mark a travaillé avec AW Chesterton Company pendant 40 ans, se concentrant largement sur la compréhension pratique des pannes d'équipement et des plans d'action corrective. Chez Chesterton, il a rempli de nombreuses fonctions : chimiste, service technique/ingénierie d'application, responsable de la recherche et du développement et éducateur. La philosophie de Mark est que fournir de la valeur à nos clients est la contribution la plus importante que nous puissions apporter.


Source: Chesterton