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                一次風機軸承損壞原因分析及其預防措施

                2019-06-24 10:25:29

                1 設備概述


                       某→電廠鍋爐B一次風機使用的是上海鼓風機廠生產的 2008/1060型單吸懸臂支承離心式風機,風機流量229 464 m 3 /h, 風機全壓17 277 Pa,風機轉速1 480 r/min。配套使用的電機 由』湘潭電機廠生產,型號STMKK450-4L,電機功率1 400 k W, 電機電壓6 000 V,額定電流183.4 A。
                 


                2 事件經過


                       運行人員於2017年8月18日檢查發現,鍋爐B一次風機軸 承箱出現輕微異響,並對軸承各方向進行振動和溫度監測, 測出軸承振動最高達10 μm,軸承溫度︽為52 ℃,未發現其他 異常。考慮到設備振動和溫度並無異常,暫時觀察運行。 2017-08-20T06:00,該一 次 風 機 前 軸 承 溫 度 為 53.4 ℃ ,後 軸 承溫度為46.7 ℃,隨後前軸承∏溫度緩慢上升,此時機組負荷、 一次風機導葉開度和電流均未發生變化。07:26前軸承溫度快 速上升並高達110 ℃,後軸承溫度達50.7 ℃。運行值班人員 迅速降◣低鍋爐負荷,同時降低該風機出力,停運該一次風機。


                3 檢查情況


                     該風機出現故障停運後,檢修人員隨即開展搶修工作, 對鍋爐B一次風機軸承箱進行解體。檢查發現,風機前端軸承 在軸上卡死,未發現軸承有跑圈現象。軸承解體後外觀可見 內外環嚴重剝落、滾珠體破裂,保持架出現磨損,同時前端軸 承座內發現較多從軸承上剝落下的金屬,鱗片狀、呈銳邊,面 積較大且卐較厚,後端軸承除保持架有輕微磨損外,未發現其 他異常。將前端軸承破裂的滾珠體送金屬檢驗組做光譜檢測 分析,只是判斷該滾珠體材料為GCr15,並未得出輔助分析滾 珠體損壞原因的有效結論。軸承箱解↑體後,發現潤滑油(46號 抗體磨液壓油)外觀呈炭灰色,油中含⌒有大量銅粉和金屬屑。 油樣化驗水分和黏度均合格,油樣顏色呈炭灰色可能是高溫 碳化所致。


                4 原因分析


                    (1)2015年11月,該風機大修時更換了前、後軸承,設備 運行至2017年7月底,溫度及振動均保持在正常範圍。該風機 故障前,最後一次振動頻譜采集為2017年7月27日。此前該風 機前端軸承振動頻譜各頻率成分基本正常,且各∑ 頻率幅值均 無明顯上升趨勢。值得一提的是,該風機自大修以來,風機前 軸承振動頻譜中存在後軸承外⊙環故障頻率(115.9 Hz)及其諧 波頻率。但是該頻率幅值較低,且peakvue波形峰值也很低,即 使軸承外環有故障,也是早期故障,因此風機軸承解體後只 發現前端軸ㄨ承損壞,後端軸承除保持架有輕微磨損外從外觀 上並未發現有其他異常。

                   (2)由於8月份尚未開始進行系統的振動頻譜采集,故未能采集到故障前的振動頻譜。考慮到正 常的軸承故障發展一般會經歷四個階段,且持↓續時間會比較 長,而該軸承從7月27日至8月20日短短二十幾天就出現嚴重 損Ψ壞的現象,並非是正常的軸承磨損發展過程。

                  (3)將該風機 軸承箱ぷ的潤滑油送化驗班進行化驗,油中水分和黏度均合 格,而油樣顏色呈炭灰色可能為高溫碳化所致,至於油中所 含大量金屬屑和銅粉則是由於前端軸承〗嚴重磨損所致。初步 可以排除潤滑油本身的問題。

                  (4)風機前端軸承溫度異常上 升的過程中,機組負荷穩¤定、風機導葉開度和電流均未變化, 說明軸承損壞跟運行工況無直接關系,軸承並未承受過大的 沖擊負荷。
                 
                 (5)初步分析認為前端軸承故障主要是8月份才 開始發展,至8月20日淩晨內圈滾道首先出現疲勞剝落現象, 軸承出現異常響聲。隨著滾珠不斷和■滾道的脫皮區域接觸, 造成所有的滾珠均存在大小不均的凹坑和磨痕,進一步導致 外環出現ω剝落和凹坑,此時軸承溫度出現明顯上升,軸承受 熱膨脹,遊隙減小,摩擦接〗觸面變大,摩擦產生的熱量增加, 導致軸承溫度進一步上升,遊隙進而消失。遊隙消失後,滾珠 體喪失了滾動能力,滾珠產生滑移,致使部分滾珠碎裂,同時 因摩擦產生的熱量劇增,使滾動軸承溫度急→劇上升,最終軸 承抱死。此外潤滑油發生炭化、潤滑條件惡化也同樣增大了 滾珠體滑移的摩擦系數,進一步導致了軸承溫度上升。

                 (6)綜 合分析該鍋爐B一次風機前端軸承損壞主要是由於軸承出 現疲勞磨損失】效所致。認為該軸承可能存在制造工藝問題, 可能為熱處理不當。

                  (7)此外,針對該廠鍋爐一次風機曾反復 出現多次『軸承損壞的問題,咨詢該風機廠家並分析反饋,經 生產設計部門進行◥反復核算,軸承設計不存在缺陷,從所提 供的資料判斷滾珠與滾道是由於疲勞失效產生脫皮剝落,這 種現象通常是軸承質量問題造成的,因此有必要對軸承質量 進行確認。設計部門建議如果改造電機側可以采用配對 7232BC3M軸承。


                5 暴露問題


                   (1)軸承質量驗收專業性不夠,沒有對新軸承的材質及 硬度等性能進行檢□測,軸承運行才一年半,軸承即出現嚴重 損壞,離設計壽命相差太遠。
                   (2)對重要輔機潤滑油的監督力 度不夠,一次風機軸承潤滑油未列入定期取樣化驗項目,不 能有效監測軸承的磨損情況。
                   (3)各部門之間信息溝通不暢, 發現異常情況後未能及時向其他部門反饋交流,致使未能有 效判斷軸承故障的嚴重程度。


                6 糾正及預防措施



                6.1 嚴把采購驗收關
                        在風機軸承采購過程中,采購人員要嚴格按照規定要求進行采購,盡量選擇大品牌、可靠性強 的軸承,在保證軸承質量與使用壽命的前提條件下,再考慮 經濟性,以有效降低風機軸承的故障發生率,保證軸承的正 常運行,從而保障電廠運轉的正常進行。

                6.2 重視風√機軸承的運行維護與管理
                     
                風機軸承的運行情況與使用壽命深受溫♀度因素的影響, 工作人員要重視風機軸承運行過程中的冷卻工作,以有效控 制風機軸承運行過程中溫度的上升幅度,尤其▓是夏季高溫天 氣時,可臨時安裝冷卻風扇,避免電機熱風直吹軸承,導致風 機軸承溫度明顯上升,加重風機軸承的受損程度。如果經濟 條件允許的話,電機風冷器可換成水冷器,或者是將水冷↘降 溫裝置直接安裝於軸承座上。在風機軸承正常運轉的過程 中,需加強重要輔機的潤滑油監測,將此類重要㊣設備的潤滑 油列入定期取樣化驗項目,重點化驗在用油的水分、黏度以 及顆粒度等指標。而不同的季節,風機軸承運轉時潤滑油的 補充間隔天數均不相同,例如:冬天時,風機軸承←正常運行 20 d後,工作人員需嚴 格按 照 規 定要 求 進行潤 滑 油 的補 充 ; 夏天時,風機軸承正常運轉10 d後,工作人員需按規定補充潤 滑油。而在風機軸承運行過程中,一旦出現溫度異常或者是 微小振動等情況時,工作人員需給予重視,並針對上述異常 情況進行詳細分析∩,以明確導致異常狀況的原因,制定有效 的♂解決措施,避免風機軸承受到更大的損傷。

                6.3 重視日常巡查,以保證風機軸承的正常運行
                     
                在風機軸承運行的日常巡☆視過程中,工作人員需註意提 高風機軸承運行的巡檢質量,並詳細記錄風機軸承日常運行 的數據資料。例如:檢修班組每天◣均需在固定時間進行巡檢, 每次巡檢時需記錄相關數據,如振動、溫度等。對於此類〓重要 設備應縮短精密點檢周期,由原來的每月1次縮短為每月2 次,通過縮短重↘要設備的檢修周期來保障重要設備的正常運 行,一旦發現重要設備運行中存在異常情況,需立即上報,並迅速采取應急措施進行處理,以有效降低重要設備異常情√況 造成的不良影響,縮短重要▲設備的停運時間。

                6.4 加強轉動設備的檢修質量驗收
                      
                對於各轉動機械數據一定要在規定範圍內,防止因軸承 檢修安裝配合間隙調整不●當,聯軸器中心不正▅等引起的振動 過大;安裝軸承時禁止暴力敲打軸承,防止損壞軸承。工作人 員需想方設法降低高ξ壓變頻器電源產生的影響,針對高壓變 頻器的輸入電纜與輸出〓電纜可通過屏蔽層兩端接地、屏蔽電 纜等措施進行有效控制,從而有效降低由電機向大地流入的 高次諧波ξ 電流量,大大減少風機軸承所承擔的電流量,以此 有效降低風機軸承受到的損傷。

                6.5 更換軸承

                      經查詢FAG軸承手冊,該一次風機原設計軸承FAG 6232 動載荷為200 k N,靜載荷為204 k N,而FAG 7232軸承『的動載 荷為236 k N,靜載荷為280 k N,均大於原設計軸承載荷,因此 如果一次風機軸承再出現異常,建議將風◇機電機側軸承更換 為7232BC3M軸承。


                7 結語


                     本文對某電廠鍋爐B一次風機軸承出現的問題進行了分 析,同時對其他輔機設備進行了類似整改,建立▓了規範的監 測系統和巡檢制度,目前已有效解決了一次風機及其他轉機 軸承故障頻發的問題。


                 


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