分析大型引風(fēng)機(jī)軸承燒瓦原因及治理方法
【軸承網(wǎng)】 1 引風(fēng)機(jī)試轉(zhuǎn)時(shí)軸瓦出現(xiàn)的問題 徐塘發(fā)電有限公司2×300MW擴(kuò)建工程6號機(jī)組引風(fēng)機(jī)是成都電力機(jī)械廠制造的型號為AN28e6靜葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為268.74m3/s，風(fēng)壓為4711Pa；電機(jī)是沈陽電機(jī)股份有限公司提供的型號為YKK710-8電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為744r/min，功率為1800kW，電壓為6000V。電機(jī)兩端為滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，瓦寬為220mm，甩油環(huán)外徑為363mm，厚度為11.5mm，寬度為30mm，質(zhì)量為3060g；軸頸外徑為200mm，橢圓度偏差為0.2mm。油室兩側(cè)各有一個(gè)油位計(jì)，軸承座與下軸瓦之間有一個(gè)電加熱器，下軸瓦下面有一個(gè)測溫元件。電機(jī)軸承的冷卻方式為自然冷卻?！ ?nbsp;第一次試轉(zhuǎn)時(shí)，甲側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)推力端軸瓦溫度升高，定值保護(hù)停機(jī)；乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)膨脹端軸瓦溫度升至報(bào)警值，為了防止設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，手動(dòng)停機(jī)。檢查發(fā)現(xiàn)甲側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)推力端軸瓦有燒瓦現(xiàn)象，乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)膨脹端軸瓦局部有磨痕?，F(xiàn)場消缺，重新安裝后，電機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)4h無異?，F(xiàn)象。鍋爐空氣動(dòng)力場試驗(yàn)時(shí)，2臺引風(fēng)機(jī)電機(jī)的軸瓦溫度穩(wěn)定在61.9℃（甲）、59.5℃（乙）后略微下降，轉(zhuǎn)動(dòng)正常。 2005年4月1日，電除塵氣流分布試驗(yàn)過程中除電機(jī)軸瓦溫度稍高外，其他正常。但是在氣流分布試驗(yàn)快結(jié)束后，16∶ 00，62號引風(fēng)機(jī)電機(jī)側(cè)軸瓦溫 度快速攀升至62.4℃時(shí)；16∶ 30，61號引風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)側(cè)軸瓦溫度快速攀升至61.2℃，都有進(jìn)一步上升的趨勢。為了保護(hù)設(shè)備，手動(dòng)停機(jī)。2臺電機(jī)氣 流分布試驗(yàn)時(shí)引風(fēng)機(jī)軸瓦溫升值見表1。 表1 氣流分布試驗(yàn)時(shí)引風(fēng)機(jī)軸瓦溫升值 4月2日～4月5日對電機(jī)軸瓦解體檢查，發(fā)現(xiàn)2臺電機(jī)端外側(cè)和風(fēng)機(jī)端外側(cè)軸瓦均有磨瓦現(xiàn)象，但內(nèi)側(cè)沒有磨瓦現(xiàn)象。同時(shí)發(fā)現(xiàn)油擋 附近軸頸處油潤滑明顯不足。對瓦面作刮瓦處理試轉(zhuǎn)，當(dāng)溫度達(dá)到56～60℃后，瓦溫快速攀升。前后試運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)11次，每次情況都差不多。解瓦檢查發(fā)現(xiàn),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(dòng)而波動(dòng)。整個(gè)過程中，2臺風(fēng)機(jī)軸系振動(dòng)很好，最大振動(dòng)均為1絲左右。 2 原因分析 打開軸瓦對軸承進(jìn)行了仔細(xì)檢查，如壓力角、間隙、橢圓度等，甲、乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承檢查數(shù)據(jù)見表2。所有數(shù)據(jù)都符合規(guī)范和廠家技術(shù)要求，可以排除安裝不當(dāng)?shù)脑颉１? 甲、乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承檢查數(shù)據(jù) 由于2臺引風(fēng)機(jī)軸系軸向、水平、垂直方向振動(dòng)都很小，所以排除了軸系不對中、磁力線中心、電機(jī)基礎(chǔ)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(zhuǎn)子磁通量軸向分布不均等原因。2臺風(fēng)機(jī)為同一批產(chǎn)品，且燒瓦發(fā)生的過程和癥狀非常相似，所以初步認(rèn)定故障原因是一致的?！ ∮蛇@2臺引風(fēng)機(jī)電機(jī)軸瓦溫升高直至燒瓦整個(gè)過程，通過對原始記錄的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，初步判斷故障是由于甩油環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)帶上來的油量太少，在下瓦壓力角內(nèi) 無法形成和保持一定厚度的油膜，導(dǎo)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(dāng) 溫度達(dá)到某一臨界數(shù)值時(shí)，油膜承壓能力低于軸頸壓力，由此將引起惡性循環(huán)，導(dǎo)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(shí)的平衡溫度達(dá)到62℃,是一種高位平衡,軸承運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)太大。 3 改進(jìn)措施 （1） 更換潤滑油。用46號機(jī)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(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以帶上更多的油。但高溫時(shí),機(jī)械油黏度的下降程度比透平油大。但是試驗(yàn)證明，效果并不明顯。 （2） 對軸瓦進(jìn)口油囊作加深處理。在出油側(cè)增加出油油囊，在瓦面開網(wǎng)狀油槽，目的是為了加大軸潤滑冷卻油的循環(huán)速度。上述措施沒有起到?jīng)Q定性作用。 （3） 對甩油環(huán)進(jìn)行改進(jìn)。在粗糙甩油面內(nèi)側(cè)開淺斜槽，在甩油環(huán)側(cè)面加開幾條淺油槽。該措施同時(shí)帶來了正、負(fù)兩方面的效應(yīng)。正面作用是有利于甩油環(huán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中儲油，使得帶油量增加。負(fù)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(shí)際高度達(dá)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(shí)溫度太高，風(fēng)險(xiǎn)加大。 （5） 在油室內(nèi)加設(shè)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(jié)構(gòu)特殊，且增加冷卻裝置將相對減少油室中的油量，如果發(fā)生冷卻水效率降低或者上層油溫升高現(xiàn)象（冷卻只能針對下層油），溫度就不能很好控制。 現(xiàn)場實(shí)施效果表明，實(shí)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(dá)到軸瓦降溫的目的。在對問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，決定采用電機(jī)軸承外循環(huán)冷卻裝置。改進(jìn)前、后軸瓦結(jié)構(gòu)圖，分 別見圖1、圖2。電機(jī)用外循環(huán)潤滑系統(tǒng)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(huán)的路徑上，采用進(jìn)油（冷油）噴淋，油室高位 油溢流回油的方案。在電機(jī)軸承外部加裝一套循環(huán)潤滑油系統(tǒng)，供2臺電機(jī)4個(gè)軸瓦用。甩油環(huán)仍然保留，在每個(gè)軸承上瓦靠進(jìn)油側(cè)裝1根Dg15的進(jìn)油管，安裝 1個(gè)Dg15的閥門，以便調(diào)節(jié)進(jìn)油量的大小，0.2MPa壓力對軸頸直接噴淋。每個(gè)軸瓦約有4L/min的潤滑油流經(jīng)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(tài)，并及時(shí)帶走軸承產(chǎn)生的熱量。用軸承座的預(yù)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(dāng)外循環(huán)裝置發(fā) 生故障或斷電，導(dǎo)致短時(shí)間意外事故發(fā)生時(shí)，甩油環(huán)仍然可以向軸瓦供油。值班人員發(fā)現(xiàn)瓦溫上升快，溫度高等異常情況后，可以及時(shí)處理，采取措施以避免燒瓦事 故的發(fā)生。圖2 改進(jìn)后的軸瓦結(jié)構(gòu) 圖3 電機(jī)用外循環(huán)潤滑系統(tǒng)圖 為確認(rèn)電機(jī)軸承外循環(huán)冷卻裝置的可靠性，裝置裝好后，將6號鍋爐的一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)、密封風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)全部啟動(dòng)，按照設(shè)備的額定工況進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行48h，整個(gè)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(jié)論 引起軸瓦溫度升高的原因很多。如果是由振動(dòng)引起的，可以從轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡、軸系找中心、基 礎(chǔ)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(dǎo)致燒瓦時(shí)，僅從機(jī)械和結(jié)構(gòu)上分析，往往不易尋找出根本原因，這時(shí)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?！ ?nbsp;我們通過加裝一套強(qiáng)制外循環(huán)冷卻裝置，改進(jìn)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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