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旋轉機械軸承振動和發熱的原因分析及處理

2016-9-10 15:25:56      點擊:
旋轉機械中軸承的振動和發熱是機械運行中常見的故障,火力發電廠的旋轉機械很多,如果不能有效控制和預防重要附屬轉動機械設備的振動和軸承發熱,將會給火力發電廠的經濟安全運行帶來重大隱患。文中通過實例探討了旋轉機械軸承振動和發熱的原因分析及處理,以供參考。
  關鍵詞:旋轉機械軸承;振動;發熱;原因分析;處理
  前言
  旋轉機械(特別是高速旋轉機械)在運行過程中影響因素較多,比如:設備制造質量、使用正確與否、裝配質量、潤滑等。故障發生時,往往最直接的體現就是旋轉機械設備振動發生了異常變化。某公司兩臺110MW機組各配兩臺Y4—73No.28F(右旋45°/135°)型引風機,葉輪回轉體(機械側)用滾動軸承支撐并承載轉動,軸承潤滑采用浸油潤滑方式,冷卻采用油室加設環繞冷卻水的方式。由于運行中出現過多次因機械振動和滾動軸承發熱迫使引風機停運、機組減負荷運行的故障,給企業造成了很大的損失。其中,2#爐甲側引風機自投運以來機械部分振動一直在0.10~0.120mm,推力軸承溫度在60~65℃徘徊,振動值和軸承溫度值基本在規定值(振動不大于0.12mm;滾動軸承溫度不高于75℃的上限位運行,這種運行趨勢在2001年3月開始發生變化,振動值最大達到0.27mm,推力側滾動軸承最高溫度達75℃,兩值均超過了規定值,引風機被迫退出運行進行,故障分析和處理。
  一、軸承振動及發熱的原因分析
  1、現場檢測數據
 。1)振動數值如下表所示。
軸承振動值表
 。2)軸承解體后的現狀承力軸承解體檢查無缺陷,彈子間隙0.24~0.26mm,頂部間隙0.15mm,膨脹間隙29mm,油質完好;推力軸承解體后發現三個滾子起皮,軸承內跑道麻坑連片,最深處達0.3mm,外跑道無缺陷,靠推力面有摩擦痕跡,推力間隙0.25mm,頂部間隙0.16mm,彈子間隙0.30~0.32mm,潤滑油內有大量銅末,彈架磨損痕跡明顯;推承力側滾動軸承冷卻水檢查均完好。
 。3)轉子檢查主軸各部同心度誤差小于0.02mm,無裂紋和變形;葉輪無磨損,護板根部有裂紋,葉片入口有砂眼(最大砂眼直徑3.5mm),輪轂螺栓無松動和斷裂現象;集流器完好,徑向間隙在5~8mm之間,插入深度25mm;葉輪飄偏最大值2mm。
 。4)風道檢查入口擋板活動靈活,無卡澀,入口無積灰和雜物;出口風道暢通,無積灰和雜物;出入口風道無漏風,支架完好。
 。5)基礎和環境檢查基礎臺面與基建時預留的標尺對照無明顯變化;周圍無深層掏挖和施工。
  2、振動原因分析
 。1)2#爐甲側引風機屬雙頭支撐離心式風機,引起振動的原因有以下幾方面:
  a.轉子不平衡、不同心或主軸彎曲,水平超標。
  b.軸承損壞或頂部間隙超標。
  c.基礎松動或生根斷裂。
  d.輪轂松動或多個固定螺栓斷裂。
  e.風道堵塞。
  f.介質變化大。
  g.葉輪飄偏或晃動。
 。2)主要原因確定旋轉設備的振動原因大多是眾多因素的疊加所致,在眾多因素中首先確定主要因素,然后確定振源進行處理,軸向振動一般不會持續存在,只是瞬時現象,在技術數據上只是參考。該風機從現場調查的技術資料分析,軸向推力、基礎、葉輪飄偏、風道堵塞及輪轂松動等因素不是主因,而轉子不平衡或者兩軸承不同心及水平超標是主要因素,對照現場調查的兩軸承振動數值:徑向水平(0.24~0.27mm)>軸向(0.11mm)>徑向垂直(0.08mm),且推力振幅大于支承力,可以確定平衡破壞。從軸承解體后的檢查來分析,轉子的水平和同心度(軸承安裝導致)誤差較大也是引起振動的主要因素。
  二、振動處理
  1、處理方案
 。1)首先是轉子靜平衡校正,然后進行動平衡校正。
 。2)轉子水平檢測。
 。3)轉子同心度檢測。
 。4)對有缺陷或間隙不符合標準的軸承進行更換。
  2、方案落實
 。1)靜平衡校正時葉輪等分16點進行,配重12~15kg,同時在出口風道上加裝堵板,動平衡校正采用三點法,拖掛重量1350g,不平衡重量計算出后點焊位置誤差的圓心角不超過2°。
 。2)葉片逐個敲擊聽聲檢查,重點是入口有砂眼的葉片,聲音沉悶的葉片打孔吹灰,然后封孔并將各葉片入口的砂眼打磨焊補。
 。3)葉片根部護板做探傷檢查,裂紋處挖至根部后進行補焊,如護板有深裂紋,必須切開護板檢查葉片根部。
 。4)推承力軸承安裝到位后上蓋不扣,兩側各加軸向和徑向百分表測同心度和水平,同時配用水平儀以確保準確度。
  3、方案實施后的檢查及試運行效果
 。1)八只葉片根部護板有裂紋,打磨后補焊,三只葉片內吹出爐灰。
 。2)靜平衡不平衡重量736g,動平衡不平衡重量1590g。
 。3)兩軸承同心度調整,誤差0.03mm,推力軸承底部加墊2.4mm,水平調整后考慮到平衡軸向推力,推力軸承比承力軸承高0.08mm。
 。4)兩側軸承安裝間隙均在0.02~0.03mm,推力軸承游隙0.25~0.28mm,推力間隙0.28mm,頂部間隙0.16mm,承力軸承游隙0.21~0.25mm,頂部間隙0.18mm,膨脹間隙29mm!
 。5)試運最大振幅為0.05mm(在最大振幅0.12mm內)。
 。6)推力軸承溫度36℃左右,承力軸承溫度32℃(在允許的75℃度范圍內)。
 。7)檢修后監視觀察一周運行良好,交運行管理部門。
  結束語
  通過上面的分析,本案例中引風機屬于典型的機械振動疊加振源,造成的原因是葉輪磨損后焊接氣孔(砂眼)進灰,導致平衡破壞引起振動并伴隨發熱?梢缘贸鲆韵陆Y論:振動隨著設備運行時間的延續可能隨時產生,只能通過檢查維護,發現問題及時采取相應措施阻止其發展和減少不良后果。而軸承發熱只要在確保潤滑油質量合格、油量適宜、軸承各部間隙符合標準的情況下很少發生。
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