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[技术]引风机轴承烧瓦原因分析及治理

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文章出处: [2007/11/3 ]
责任编辑:上仪营销中心技术部
作者:
      徐塘发电有限公司2×300MW扩建工程6号机组引风机是成都电力机械厂制造的型号为AN28e6静叶可调式轴流风机,风量为268.74m3/s,风压为4
711Pa;电机是沈阳电机股份有限公司提供的型号为YKK710-8电机,电机转速为744r/min,功率为1 800kW,电压为6 000V。电机两端为滑动轴承结构,瓦宽为220mm,甩油环外径为363mm,厚度为11.5mm,宽度为30mm,质量为3
060g;轴颈外径为200mm,椭圆度偏差为0.2mm。油室两侧各有一个油位计,轴承座与下轴瓦之间有一个电加热器,下轴瓦下面有一个测温元件。电机轴承的冷却方式为自然冷却。

  第一次试转时,甲侧引风机电机推力端轴瓦温度升高,定值保护停机;乙侧引风机电机膨胀端轴瓦温度升至报警值,为了防止设备严重损坏,手动停机。检查发现甲侧引风机电机推力端轴瓦有烧瓦现象,乙侧引风机电机膨胀端轴瓦局部有磨痕。现场消缺,重新安装后,电机试运转4
h无异常现象。锅炉空气动力场试验时,2台引风机电机的轴瓦温度稳定在61.9℃(甲)、59.5℃(乙)后略微下降,转动正常。

  2005年4月1日,电除尘气流分布试验过程中除电机轴瓦温度稍高外,其他正常。但是在气流分布试验快结束后,16∶ 00,62号引风机电机侧轴瓦温度快速攀升至62.4℃时;16∶ 30,61号引风机风机侧轴瓦温度快速攀升至61.2℃,都有进一步上升的趋势。为了保护设备,手动停机。2台电机气流分布试验时引风机轴瓦温升值见表1。
表1 气流分布试验时引风机轴瓦温升温
   61号电机轴承温度/ 61号电机轴承温度/      62号电机轴承温度/ 62号电机轴承温度/  
时间    电机侧  风机侧  时间  电机侧  风机侧
 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
 1630  548  579  16:01  624  535
 1631  552  612  
4月2日~4月5日对电机轴瓦解体检查,发现2台电机端外侧和风机端外侧轴瓦均有磨瓦现象,但内侧没有磨瓦现象。同时发现油挡附近轴颈处油润滑明显不足。对瓦面作刮瓦处理试转,当温度达到56~60℃后,瓦温快速攀升。前后试运转达11次,每次情况都差不多。解瓦检查发现,瓦面痕迹一致。加大冷却油量后,不再烧瓦,但温度仍然升至62℃,并且随着气温的波动而波动。整个过程中,2台风机轴系振动很好,最大振动均为1丝左右。
2 原因分析

  打开轴瓦对轴承进行了仔细检查,如压力角、间隙、椭圆度等,甲、乙侧引风机电机轴承检查数据见表2。所有数据都符合规范和厂家技术要求,可以排除安装不当的原因。
表2 甲、乙侧引风机电机轴承检查数据
    
甲侧引风机电机
 甲侧引风机电机  乙侧引风机电机  乙侧引风机电机
 检查项目  推力端  膨胀端  推力端  膨胀端
 电机轴与轴瓦之间侧间隙/mm  0.15  0.15  0.15  0.15
 电机轴与轴瓦之间顶间隙 /mm  0.33  0.32  0.32  0.33
 电机轴瓦接触角  75°  75°  75°  75°
 电机轴瓦接触面/·cm-2  ≥1  ≥1  ≥1  ≥1
 轴肩与轴瓦之间间隙/ mm  7.4  7.6  7.5  7.4
 由于2台引风机轴系轴向、水平、垂直方向振动都很小,所以排除了轴系不对中、磁力线中心、电机基础等问题。瓦面没有被电击的痕迹,所以也排除了轴承座绝缘不够和转子磁通量轴向分布不均等原因。2台风机为同一批产品,且烧瓦发生的过程和症状非常相似,所以初步认定故障原因是一致的。

   由这2台引风机电机轴瓦温升高直至烧瓦整个过程,通过对原始记录的数据资料进行分析,初步判断故障是由于甩油环转动带上来的油量太少,在下瓦压力角内无法形成和保持一定厚度的油膜,导致轴颈与轴瓦接触摩擦。瓦温、油温升高后,润滑油的黏度下降,加剧了油膜的破坏,直至轴瓦与轴颈摩擦,温度急剧升高。当温度达到某一临界数值时,油膜承压能力低于轴颈压力,由此将引起恶性循环,导致轴瓦温度快速攀升。

  加大润滑冷却油量后,润滑油位高于轴瓦下瓦面,这虽然缓解了油膜的破坏,在一定程度上避免了轴与轴瓦的直接接触,但是此时的平衡温度达到62℃,是一种高位平衡,轴承运行风险太大。
3 改进措施
 
  (1) 更换润滑油。用46号机械油代替46号透平油,目的是为了提高润滑油的黏度,使得在甩油环转动时可以带上更多的油。但高温时,机械油黏度的下降程度比透平油大。但是试验证明,效果并不明显。

  (2) 对轴瓦进口油囊作加深处理。在出油侧增加出油油囊,在瓦面开网状油槽,目的是为了加大轴润滑冷却油的循环速度。上述措施没有起到决定性作用。

  (3) 对甩油环进行改进。在粗糙甩油面内侧开浅斜槽,在甩油环侧面加开几条浅油槽。该措施同时带来了正、负两方面的效应。正面作用是有利于甩油环在转动过程中储油,使得带油量增加。负面作用是油槽加深,出油量相对于带油量的比重下降。

  (4) 加大润滑油量。将油位实际高度达到下瓦面以下(图纸要求下瓦的2/3高度),这样虽然缓解了油膜破坏,但油位太高,以致局部换热效果变差,平衡时温度太高,风险加大。

  (5) 在油室内加设盘管式水冷却装置。该方法相对比较简易方便。但是由于油室结构特殊,且增加冷却装置将相对减少油室中的油量,如果发生冷却水效率降低或者上层油温升高现象(冷却只能针对下层油),温度就不能很好控制。

  现场实施效果表明,实施上述多种措施后的效果并不明显,以上方法不能够从根本上解决轴瓦温度过高的问题。

  在这种情况下,只有改变润滑冷却方式,才能达到轴瓦降温的目的。在对问题进行分析的基础上,决定采用电机轴承外循环冷却装置。改进前、后轴瓦结构图,分别见图1、图2。电机用外循环润滑系统见图3。尽管增加了投资,但有效地增加了散热量和润滑流量。在选择油循环的路径上,采用进油(冷油)喷淋,油室高位油溢流回油的方案。在电机轴承外部加装一套循环润滑油系统,供2台电机4个轴瓦用。甩油环仍然保留,在每个轴承上瓦靠进油侧装1根Dg15的进油管,安装1个Dg15的阀门,以便调节进油量的大小,0.2MPa压力对轴颈直接喷淋。每个轴瓦约有4L/min的润滑油流经瓦面,充足的油量形成一定的油膜,确保摩擦面处于液体摩擦状态,并及时带走轴承产生的热量。用轴承座的预留接口做回油接口(管径为Dg50),使油室仍然保持原有的油位高度。当外循环装置发生故障或断电,导致短时间意外事故发生时,甩油环仍然可以向轴瓦供油。值班人员发现瓦温上升快,温度高等异常情况后,可以及时处理,采取措施以避免烧瓦事故的发生。
           图1 改进前的轴瓦结构
 
         图2 改进后的轴瓦结构
 
 

     图电机用外循环润滑系统图

      为确认电机轴承外循环冷却装置的可靠性,装置装好后,将6号锅炉的一次风机、送风、密封风机和引风机全部启动,按照设备的额定工况进行满负荷运行,运行48h,整个过程中最高温度始终保持在37℃左右,说明上述方案起到了很好效果。    
4 结论

  引起轴瓦温度升高的原因很多。如果是由振动引起的,可以从转子动平衡、轴系找中心、基础刚度、磁力线中心等方面处理。如果是由于传热等问题引起的温度升高而导致烧瓦时,仅从机械和结构上分析,往往不易寻找出根本原因,这时必须从润滑原理上分析,寻找原因,从根本上解决轴承温度高的问题。

  我们通过加装一套强制外循环冷却装置,改进了轴瓦冷却和润滑方式,有效地解决了轴瓦温度高的缺陷。
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