某電廠鍋爐B一次風(fēng)機(jī)軸承損壞原因分析及其預(yù)防措施

某電廠鍋爐B一次風(fēng)機(jī)軸承損壞原因分析及其預(yù)防措施

曾小立

(湛江電力有限公司,廣東湛江524000)

關(guān)鍵詞:

1設(shè)備概述

某電廠鍋爐B一次風(fēng)機(jī)使用的是上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的2008/1060型單吸懸臂支承離心式風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)流量229464m3/h,風(fēng)機(jī)全壓17277Pa,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1480r/min。配套使用的電機(jī)由湘潭電機(jī)廠生產(chǎn),型號(hào)STMKK450-4L,電機(jī)功率l400kw,電機(jī)電壓6000V,額定電流183.4A。

2事件經(jīng)過(guò)

運(yùn)行人員于20l7年8月l8日檢查發(fā)現(xiàn),鍋爐B一次風(fēng)機(jī)軸承箱出現(xiàn)輕微異響,并對(duì)軸承各方向進(jìn)行振動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè),測(cè)出軸承振動(dòng)最高達(dá)l0μm,軸承溫度為52℃,未發(fā)現(xiàn)其他異常?？紤]到設(shè)備振動(dòng)和溫度并無(wú)異常,暫時(shí)觀察運(yùn)行。20l7-08-20T06:00,該一次風(fēng)機(jī)前軸承溫度為53.4℃,后軸承溫度為46.7℃,隨后前軸承溫度緩慢上升,此時(shí)機(jī)組負(fù)荷、一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度和電流均未發(fā)生變化。07:26前軸承溫度快速上升并高達(dá)ll0℃,后軸承溫度達(dá)50.7℃。運(yùn)行值班人員迅速降低鍋爐負(fù)荷,同時(shí)降低該風(fēng)機(jī)出力,停運(yùn)該一次風(fēng)機(jī)。

3檢查情況

該風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障停運(yùn)后,檢修人員隨即開(kāi)展搶修工作,對(duì)鍋爐B一次風(fēng)機(jī)軸承箱進(jìn)行解體。檢查發(fā)現(xiàn),風(fēng)機(jī)前端軸承在軸上卡死,未發(fā)現(xiàn)軸承有跑圈現(xiàn)象。軸承解體后外觀可見(jiàn)內(nèi)外環(huán)嚴(yán)重剝落、滾珠體破裂,保持架出現(xiàn)磨損,同時(shí)前端軸承座內(nèi)發(fā)現(xiàn)較多從軸承上剝落下的金屬,鱗片狀、呈銳邊,面積較大且較厚,后端軸承除保持架有輕微磨損外,未發(fā)現(xiàn)其他異常。將前端軸承破裂的滾珠體送金屬檢驗(yàn)組做光譜檢測(cè)分析,只是判斷該滾珠體材料為GCr15,并未得出輔助分析滾珠體損壞原因的有效結(jié)論。軸承箱解體后,發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油(46號(hào)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(yàn)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(fēng)機(jī)大修時(shí)更換了前、后軸承,設(shè)備運(yùn)行至2017年7月底,溫度及振動(dòng)均保持在正常范圍。該風(fēng)機(jī)故障前,最后一次振動(dòng)頻譜采集為2017年7月27日。此前該風(fēng)機(jī)前端軸承振動(dòng)頻譜各頻率成分基本正常,且各頻率幅值均無(wú)明顯上升趨勢(shì)。值得一提的是,該風(fēng)機(jī)自大修以來(lái),風(fēng)機(jī)前軸承振動(dòng)頻譜中存在后軸承外環(huán)故障頻率(115.9Hz)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(huán)有故障,也是早期故障,因此風(fēng)機(jī)軸承解體后只發(fā)現(xiàn)前端軸承損壞,后端軸承除保持架有輕微磨損外從外觀上并未發(fā)現(xiàn)有其他異常。(2)由于8月份尚未開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)的振動(dòng)頻譜采集,故未能采集到故障前的振動(dòng)頻譜。考慮到正常的軸承故障發(fā)展一般會(huì)經(jīng)歷四個(gè)階段,且持續(xù)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng),而該軸承從7月27日至8月20日短短二十幾天就出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞的現(xiàn)象,并非是正常的軸承磨損發(fā)展過(guò)程。(3)將該風(fēng)機(jī)軸承箱的潤(rùn)滑油送化驗(yàn)班進(jìn)行化驗(yàn),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,至于油中所含大量金屬屑和銅粉則是由于前端軸承嚴(yán)重磨損所致。初步可以排除潤(rùn)滑油本身的問(wèn)題。(4)風(fēng)機(jī)前端軸承溫度異常上升的過(guò)程中,機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定、風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度和電流均未變化,說(shuō)明軸承損壞跟運(yùn)行工況無(wú)直接關(guān)系,軸承并未承受過(guò)大的沖擊負(fù)荷。(5)初步分析認(rèn)為前端軸承故障主要是8月份才開(kāi)始發(fā)展,至8月20日凌晨?jī)?nèi)圈滾道首先出現(xiàn)疲勞剝落現(xiàn)象,軸承出現(xiàn)異常響聲。隨著滾珠不斷和滾道的脫皮區(qū)域接觸,造成所有的滾珠均存在大小不均的凹坑和磨痕,進(jìn)一步導(dǎo)致外環(huán)出現(xiàn)剝落和凹坑,此時(shí)軸承溫度出現(xiàn)明顯上升,軸承受熱膨脹,游隙減小,摩擦接觸面變大,摩擦產(chǎn)生的熱量增加,導(dǎo)致軸承溫度進(jìn)一步上升,游隙進(jìn)而消失。游隙消失后,滾珠體喪失了滾動(dòng)能力,滾珠產(chǎn)生滑移,致使部分滾珠碎裂,同時(shí)因摩擦產(chǎn)生的熱量劇增,使?jié)L動(dòng)軸承溫度急劇上升,最終軸承抱死。此外潤(rùn)滑油發(fā)生炭化、潤(rùn)滑條件惡化也同樣增大了滾珠體滑移的摩擦系數(shù),進(jìn)一步導(dǎo)致了軸承溫度上升。(6)綜合分析該鍋爐B一次風(fēng)機(jī)前端軸承損壞主要是由于軸承出現(xiàn)疲勞磨損失效所致。認(rèn)為該軸承可能存在制造工藝問(wèn)題,可能為熱處理不當(dāng)。(7)此外,針對(duì)該廠鍋爐一次風(fēng)機(jī)曾反復(fù)出現(xiàn)多次軸承損壞的問(wèn)題,咨詢?cè)擄L(fēng)機(jī)廠家并分析反饋,經(jīng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門進(jìn)行反復(fù)核算,軸承設(shè)計(jì)不存在缺陷,從所提供的資料判斷滾珠與滾道是由于疲勞失效產(chǎn)生脫皮剝落,這種現(xiàn)象通常是軸承質(zhì)量問(wèn)題造成的,因此有必要對(duì)軸承質(zhì)量進(jìn)行確認(rèn)。設(shè)計(jì)部門建議如果改造電機(jī)側(cè)可以采用配對(duì)7232BC3M軸承。

5暴露問(wèn)題

(1)軸承質(zhì)量驗(yàn)收專業(yè)性不夠,沒(méi)有對(duì)新軸承的材質(zhì)及硬度等性能進(jìn)行檢測(cè),軸承運(yùn)行才一年半,軸承即出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞,離設(shè)計(jì)壽命相差太遠(yuǎn)。(2)對(duì)重要輔機(jī)潤(rùn)滑油的監(jiān)督力度不夠,一次風(fēng)機(jī)軸承潤(rùn)滑油未列入定期取樣化驗(yàn)項(xiàng)目,不能有效監(jiān)測(cè)軸承的磨損情況。(3)各部門之間信息溝通不暢,發(fā)現(xiàn)異常情況后未能及時(shí)向其他部門反饋交流,致使未能有效判斷軸承故障的嚴(yán)重程度。

6糾正及預(yù)防措施

6.1嚴(yán)把采購(gòu)驗(yàn)收關(guān)

在風(fēng)機(jī)軸承采購(gòu)過(guò)程中,采購(gòu)人員要嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行采購(gòu),盡量選擇大品牌、可靠性強(qiáng)的軸承,在保證軸承質(zhì)量與使用壽命的前提條件下,再考慮經(jīng)濟(jì)性,以有效降低風(fēng)機(jī)軸承的故障發(fā)生率,保證軸承的正常運(yùn)行,從而保障電廠運(yùn)轉(zhuǎn)的正常進(jìn)行。

6.2重視風(fēng)機(jī)軸承的運(yùn)行維護(hù)與管理

風(fēng)機(jī)軸承的運(yùn)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(fēng)機(jī)軸承運(yùn)行過(guò)程中的冷卻工作,以有效控制風(fēng)機(jī)軸承運(yùn)行過(guò)程中溫度的上升幅度,尤其是夏季高溫天氣時(shí),可臨時(shí)安裝冷卻風(fēng)扇,避免電機(jī)熱風(fēng)直吹軸承,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)軸承溫度明顯上升,加重風(fēng)機(jī)軸承的受損程度。如果經(jīng)濟(jì)條件允許的話,電機(jī)風(fēng)冷器可換成水冷器,或者是將水冷降溫裝置直接安裝于軸承座上。在風(fēng)機(jī)軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,需加強(qiáng)重要輔機(jī)的潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè),將此類重要設(shè)備的潤(rùn)滑油列入定期取樣化驗(yàn)項(xiàng)目,重點(diǎn)化驗(yàn)在用油的水分、黏度以及顆粒度等指標(biāo)。而不同的季節(jié),風(fēng)機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑油的補(bǔ)充間隔天數(shù)均不相同,例如:冬天時(shí),風(fēng)機(jī)軸承正常運(yùn)行20d后,工作人員需嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行潤(rùn)滑油的補(bǔ)充:夏天時(shí),風(fēng)機(jī)軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)10d后,工作人員需按規(guī)定補(bǔ)充潤(rùn)滑油。而在風(fēng)機(jī)軸承運(yùn)行過(guò)程中,一旦出現(xiàn)溫度異?；蛘呤俏⑿≌駝?dòng)等情況時(shí),工作人員需給予重視,并針對(duì)上述異常情況進(jìn)行詳細(xì)分析,以明確導(dǎo)致異常狀況的原因,制定有效的解決措施,避免風(fēng)機(jī)軸承受到更大的損傷。

6.3重視日常巡查,以保證風(fēng)機(jī)軸承的正常運(yùn)行

在風(fēng)機(jī)軸承運(yùn)行的日常巡視過(guò)程中,工作人員需注意提高風(fēng)機(jī)軸承運(yùn)行的巡檢質(zhì)量,并詳細(xì)記錄風(fēng)機(jī)軸承日常運(yùn)行的數(shù)據(jù)資料。例如:檢修班組每天均需在固定時(shí)間進(jìn)行巡檢,每次巡檢時(shí)需記錄相關(guān)數(shù)據(jù),如振動(dòng)、溫度等。對(duì)于此類重要設(shè)備應(yīng)縮短精密點(diǎn)檢周期,由原來(lái)的每月1次縮短為每月2次,通過(guò)縮短重要設(shè)備的檢修周期來(lái)保障重要設(shè)備的正常運(yùn)行,一旦發(fā)現(xiàn)重要設(shè)備運(yùn)行中存在異常情況,需立即上報(bào),并迅速采取應(yīng)急措施進(jìn)行處理,以有效降低重要設(shè)備異常情況造成的不良影響,縮短重要設(shè)備的停運(yùn)時(shí)間。

6.4加強(qiáng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的檢修質(zhì)量驗(yàn)收

對(duì)于各轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械數(shù)據(jù)一定要在規(guī)定范圍內(nèi),防止因軸承檢修安裝配合間隙調(diào)整不當(dāng),聯(lián)軸器中心不正等引起的振動(dòng)過(guò)大:安裝軸承時(shí)禁止暴力敲打軸承,防止損壞軸承。工作人員需想方設(shè)法降低高壓變頻器電源產(chǎn)生的影響,針對(duì)高壓變頻器的輸入電纜與輸出電纜可通過(guò)屏蔽層兩端接地、屏蔽電纜等措施進(jìn)行有效控制,從而有效降低由電機(jī)向大地流入的高次諧波電流量,大大減少風(fēng)機(jī)軸承所承擔(dān)的電流量,以此有效降低風(fēng)機(jī)軸承受到的損傷。

6.5更換軸承

經(jīng)查詢FAG軸承手冊(cè),該一次風(fēng)機(jī)原設(shè)計(jì)軸承FAG6232動(dòng)載荷為200kN,靜載荷為204kN,而FAG7232軸承的動(dòng)載荷為236kN,靜載荷為280kN,均大于原設(shè)計(jì)軸承載荷,因此如果一次風(fēng)機(jī)軸承再出現(xiàn)異常,建議將風(fēng)機(jī)電機(jī)側(cè)軸承更換為7232BC3M軸承。

7結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)某電廠鍋爐B一次風(fēng)機(jī)軸承出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析,同時(shí)對(duì)其他輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行了類似整改,建立了規(guī)范的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和巡檢制度,目前已有效解決了一次風(fēng)機(jī)及其他轉(zhuǎn)機(jī)軸承故障頻發(fā)的問(wèn)題。