NSK轴承-风机轴承损坏原因主要分析

     引风机试转时轴瓦出现的问题  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4711Pa；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6000V。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3060g；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4h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。

    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。 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。 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。