大型風(fēng)機(jī)軸承燒瓦原因及其處理方法

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　　徐塘發(fā)電有限公司2×300MW擴(kuò)建工程6號(hào)機(jī)組引風(fēng)機(jī)是成都電力機(jī)械廠制造的型號(hào)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(hào)為YKK710-8電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為744r/min，功率為1 800kW，電壓為6 000V.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(cè)溫元件。電機(jī)軸承的冷卻方式為自然冷卻。

　　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(chǎng)消缺，重新安裝后，電機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)4

　　h無異?，F(xiàn)象。鍋爐空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，2臺(tái)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(hào)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(hào)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(shì)。為了保護(hù)設(shè)備，手動(dòng)停機(jī)。2臺(tái)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

　　時(shí)間 61號(hào)電機(jī)軸承溫度/℃ 時(shí)間 62號(hào)電機(jī)軸承溫度/℃

　　電機(jī)側(cè) 風(fēng)機(jī)側(cè) 電機(jī)側(cè) 風(fēng)機(jī)側(cè)

　　12：00 19.0 18.1 12：00 19.9 16.7

　　13：00 40.1 38.5 13：00 41.4 35.7

　　14：00 48.7 49.1 14：00 53.9 47.2

　　15：00 50.7 51.9 15：00 56.9 50.3

　　16：00 53.1 55.8 16：00 59.2 52.9

　　16：30 54.8 57.9 16：01 62.4 53.5

　　16：31 55.2 61.2

　　4月2日～4月5日對(duì)電機(jī)軸瓦解體檢查，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)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(rùn)滑明顯不足。對(duì)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(tái)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(duì)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?/P>

　　表2 甲、乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承檢查數(shù)據(jù)

　　檢查項(xiàng)目 甲側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī) 乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)

　　推力端 膨脹端 推力端 膨脹端

　　電機(jī)軸與軸瓦之間側(cè)間隙/mm 0.15 0.15 0.15 0.15

　　電機(jī)軸與軸瓦之間頂間隙 /mm 0.33 0.32 0.32 0.33

　　電機(jī)軸瓦接觸角 75° 75° 75° 75°

　　電機(jī)軸瓦接觸面/點(diǎn)·cm-2 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1

　　軸肩與軸瓦之間間隙/ mm 7.4 7.6 7.5 7.4

　　由于2臺(tái)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(duì)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(tái)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。

　　由這2臺(tái)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(duì)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(rùn)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(rùn)滑冷卻油量后，潤(rùn)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(rùn)滑油。用46號(hào)機(jī)械油代替46號(hào)透平油，目的是為了提高潤(rùn)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。

　?。?）對(duì)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(rùn)滑冷卻油的循環(huán)速度。上述措施沒有起到?jīng)Q定性作用。

　?。?）對(duì)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(chǔ)油，使得帶油量增加。負(fù)面作用是油槽加深，出油量相對(duì)于帶油量的比重下降。

　?。?）加大潤(rùn)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。

　?。?）在油室內(nèi)加設(shè)盤管式水冷卻裝置。該方法相對(duì)比較簡(jiǎn)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(duì)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(duì)下層油），溫度就不能很好控制。

　　現(xiàn)場(chǎng)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(rùn)滑冷卻方式，才能達(dá)到軸瓦降溫的目的。在對(duì)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(rùn)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(rùn)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(rùn)滑油系統(tǒng)，供2臺(tái)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(duì)軸頸直接噴淋。每個(gè)軸瓦約有4L/min的潤(rùn)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。

　　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(hào)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(rùn)滑原理上分析，尋找原因，從根本上解決軸承溫度高的問題。