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  • NSK軸承-風機軸承損壞原因主要分析

    引風機試轉時軸瓦出現的問題 徐塘發電有限公司2×300MW擴建工程6號機組引風機是成都電力機械廠制造的型號為AN28e6靜葉可調式軸流風機,風量為268.74m3/s,風壓為4711Pa;電機是沈陽電機股份有限公司提供的型號為YKK710-8電機,電機轉速為744r/min,功率為1 800kW,電壓為6000V。電機兩端為滑動軸承結構,瓦寬為220mm,甩油環外徑為363mm,厚度為11.5mm,寬度為30mm,質量為3060g;軸頸外徑為200mm,橢圓度偏差為0.2mm。油室兩側各有一個油位計,軸承座與下軸瓦之間有一個電加熱器,下軸瓦下面有一個測溫元件。電機軸承的冷卻方式為自然冷卻。第一次試轉時,甲側引風機電機推力端軸瓦溫度升高,定值保護停機;乙側引風機電機膨脹端軸瓦溫度升至報警值,為了防止設備嚴重損壞,手動停機。檢查發現甲側引風機電機推力端軸瓦有燒瓦現象,乙側引風機電機膨脹端軸瓦局部有磨痕?,F場消缺,重新安裝后,電機試運轉4h無異?,F象。鍋爐空氣動力場試驗時,2臺引風機電機的軸瓦溫度穩定在61.9℃(甲)、59.5℃(乙)后略微下降,轉動正常。2005年4月1日,電除塵氣流分布試驗過程中除電機軸瓦溫度稍高外,其他正常。但是在氣流分布試驗快結束后,16∶ 00,62號引風機電機側軸瓦溫度快速攀升至62.4℃時;16∶ 30,61號引風機風機側軸瓦溫度快速攀升至61.2℃,都有進一步上升的趨勢。為了保護設備,手動停機。2臺電機氣流分布試驗時引風機軸瓦溫升值見表1。 4月2日~4月5日對電機軸瓦解體檢查,發現2臺電機端外側和風機端外側軸瓦均有磨瓦現象,但內側沒有磨瓦現象。同時發現油擋附近軸頸處油潤滑明顯不足。對瓦面作刮瓦處理試轉,當溫度達到56~60℃后,瓦溫快速攀升。前后試運轉達11次,每次情況都差不多。解瓦檢查發現,瓦面痕跡一致。加大冷卻油量后,不再燒瓦,但溫度仍然升至62℃,并且隨著氣溫的波動而波動。整個過程中,2臺風機軸系振動很好,最大振動均為1絲左右。2 原因分析打開軸瓦對軸承進行了仔細檢查,如壓力角、間隙、橢圓度等,甲、乙側引風機電機軸承檢查數據見表2。所有數據都符合規范和廠家技術要求,可以排除安裝不當的原因。 由于2臺引風機軸系軸向、水平、垂直方向振動都很小,所以排除了軸系不對中、磁力線中心、電機基礎等問題。瓦面沒有被電擊的痕跡,所以也排除了軸承座絕緣不夠和轉子磁通量軸向分布不均等原因。2臺風機為同一批產品,且燒瓦發生的過程和癥狀非常相似,所以初步認定故障原因是一致的。由這2臺引風機電機軸瓦溫升高直至燒瓦整個過程,通過對原始記錄的數據資料進行分析,初步判斷故障是由于甩油環轉動帶上來的油量太少,在下瓦壓力角內無法形成和保持一定厚度的油膜,導致軸頸與軸瓦接觸摩擦。瓦溫、油溫升高后,潤滑油的黏度下降,加劇了油膜的破壞,直至軸瓦與軸頸摩擦,溫度急劇升高。當溫度達到某一臨界數值時,油膜承壓能力低于軸頸壓力,由此將引起惡性循環,導致軸瓦溫度快速攀升。加大潤滑冷卻油量后,潤滑油位高于軸瓦下瓦面,這雖然緩解了油膜的破壞,在一定程度上避免了軸與軸瓦的直接接觸,但是此時的平衡溫度達到62℃,是一種高位平衡,軸承運行風險太大。3 改進措施(1) 更換潤滑油。用46號機械油代替46號透平油,目的是為了提高潤滑油的黏度,使得在甩油環轉動時可以帶上更多的油。但高溫時,機械油黏度的下降程度比透平油大。但是試驗證明,效果并不明顯。(2) 對軸瓦進口油囊作加深處理。在出油側增加出油油囊,在瓦面開網狀油槽,目的是為了加大軸潤滑冷卻油的循環速度。上述措施沒有起到決定性作用。(3) 對甩油環進行改進。在粗糙甩油面內側開淺斜槽,在甩油環側面加開幾條淺油槽。該措施同時帶來了正、負兩方面的效應。正面作用是有利于甩油環在轉動過程中儲油,使得帶油量增加。負面作用是油槽加深,出油量相對于帶油量的比重下降。(4) 加大潤滑油量。將油位實際高度達到下瓦面以下(圖紙要求下瓦的2/3高度),這樣雖然緩解了油膜破壞,但油位太高,以致局部換熱效果變差,平衡時溫度太高,風險加大。(5) 在油室內加設盤管式水冷卻裝置。該方法相對比較簡易方便。但是由于油室結構特殊,且增加冷卻裝置將相對減少油室中的油量,如果發生冷卻水效率降低或者上層油溫升高現象(冷卻只能針對下層油),溫度就不能很好控制?,F場實施效果表明,實施上述多種措施后的效果并不明顯,以上方法不能夠從根本上解決軸瓦溫度過高的問題。在這種情況下,只有改變潤滑冷卻方式,才能達到軸瓦降溫的目的。在對問題進行分析的基礎上,決定采用電機軸承外循環冷卻裝置。改進前、后軸瓦結構圖,分別見圖1、圖2。電機用外循環潤滑系統見圖3。盡管增加了投資,但有效地增加了散熱量和潤滑流量。在選擇油循環的路徑上,采用進油(冷油)噴淋,油室高位油溢流回油的方案。在電機軸承外部加裝一套循環潤滑油系統,供2臺電機4個軸瓦用。甩油環仍然保留,在每個軸承上瓦靠進油側裝1根Dg15的進油管,安裝1個Dg15的閥門,以便調節進油量的大小,0.2MPa壓力對軸頸直接噴淋。每個軸瓦約有4L/min的潤滑油流經瓦面,充足的油量形成一定的油膜,確保摩擦面處于液體摩擦狀態,并及時帶走軸承產生的熱量。用軸承座的預留接口做回油接口(管徑為Dg50),使油室仍然保持原有的油位高度。當外循環裝置發生故障或斷電,導致短時間意外事故發生時,甩油環仍然可以向軸瓦供油。值班人員發現瓦溫上升快,溫度高等異常情況后,可以及時處理,采取措施以避免燒瓦事故的發生。 為確認電機軸承外循環冷卻裝置的可靠性,裝置裝好后,將6號鍋爐的一次風機、送風、密封風機和引風機全部啟動,按照設備的額定工況進行滿負荷運行,運行48h,整個過程中最高溫度始終保持在37℃左右,說明上述方案起到了很好效果。 4 結論 引起軸瓦溫度升高的原因很多。如果是由振動引起的,可以從轉子動平衡、軸系找中心、基礎剛度、磁力線中心等方面處理。如果是由于傳熱等問題引起的溫度升高而導致燒瓦時,僅從機械和結構上分析,往往不易尋找出根本原因,這時必須從潤滑原理上分析,尋找原因,從根本上解決軸承溫度高的問題。我們通過加裝一套強制外循環冷卻裝置,改進了軸瓦冷卻和潤滑方式,有效地解決了軸瓦溫度高的缺陷。
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