引風機前軸承燒傷原因及更換新型軸承分析報告

摘 要：本文對引風機軸承燒傷現象進行分析和探討，并提出了具體解決辦法，在實踐中取得了良好的效果。

關鍵詞：引風機；軸承；燒傷

1 軸承燒傷情況

2011年8月16日上午10點40左右#2A引風機電機前軸承溫度高達76℃，并且呈上升趨勢，就地檢查后振動正常，無異音，12點左右升至82℃左右當時立即用濕毛巾冷卻前軸承，溫度下降至65℃左右，溫度不穩定呈上升趨勢，屏蔽溫度測點并對前軸承進行換油，同時采用礦泉水瓶對前軸承噴水降溫方法冷卻，直至晚上21點45分左右電機突然運行不正常，有異音，燒焦的糊味，前軸承噴出黑色顆粒狀油垢，就地測前軸承溫度已達125℃左右，21點53分左右運行人員拍急停按鈕，停下#2A引風機電機。打開電動機軸承外油擋發現：軸承保持架斷裂、潤滑油脂變成黑色膠塊、軸承滾動體已嚴重磨損，部分在保持架內嚴重錯位，外油擋外側與外油蓋內側嚴重磨損，內油蓋內圈下表面與轉子軸有磨損痕跡。

2 故障原因分析

軸承在機械中主要是起支撐及減少摩擦的作用，因此軸承的精度、噪聲等都直接關系到機械的使用及壽命。2010年8月份#2機組投運以來，#2A引風機電機經常發生前軸承溫度高，造成機組減負荷，嚴重威脅機組的安全經濟穩定運行。該電機前軸承為調心滾子軸承，型號為23048CC/W33，具有兩列滾子，主要承受徑向載荷，有較高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。該軸承外圈滾道是球面形，內圈有兩條與軸承軸線傾斜同一角度的滾道，故其調心性能良好，能補償同軸度誤差。造成該軸承過熱燒傷的原因有很多，主要分為內部原因和外部原因，內部原因有：軸承質量不好，轉速過大，潤滑脂質量不好，運行時過大載荷，電機運行時振動嚴重超標，軸承游隙不適當，軸、軸承箱的精度不良、軸的撓度大。外部原因有：安裝條件不合理，用水沖洗電機，電機安裝基礎不牢固，電機周圍環境溫度過高，水、異物的進入等。該電機前軸承燒傷的原因主要是內部原因造成的。引風機軸的支撐軸承至電機前端軸承約7米長，電機軸承與風機軸承之間沒有其他支撐，假設電機軸承與風機軸承之間的傳動軸若裝一個支撐軸承，那么靜葉及傳動軸等的重量在電機前軸承承擔就很小。實際中長約7米長的軸上只有兩端分別靠電機軸承和風機軸承支撐，電機軸承所承擔的重量是靜葉及傳動軸等重量的1/3到1/2，造成電機前軸承處于過壓狀態。在風機與電機找正中為了使電機中心與風機中心一致，且考慮到傳動軸受煙氣溫度熱膨脹等因素，傳動軸與電機端聯軸器連接為上張口，葉輪端聯軸器為下張口，這也使得電機軸承下端受力。

檢修完的電機剛投入運行時，滾動體與保持架的配合狀態良好，相對運動比較正常，表面未發生疲勞和磨損，當機組在熱態工況時尾部煙道煙氣溫度高達160℃左右，傳動中間軸較長，煙氣通過引風機轉軸時，傳動軸有一定的熱膨脹量約3-6mm，減掉冷態安裝時聯軸器的預拉量1.5-3mm，風機軸向位移約為1.5-3mm，這會使電機軸產生串動，運行狀況不穩定時煙氣溫度會時高時低，引風機軸膨脹量值也會極其不穩定，煙氣溫度升高時電機前軸承溫度也會相應升高，說明煙氣溫度升高時引風機軸增長，使電機前軸承產生串動量，串動量超過電機軸承所承受的允許串動量時，軸承滾動體和軸承架相磨，隨著電機運行時間加長，潤滑介質損耗和潤滑效果降低，加之電機軸承長期處于重載狀態下，滾動體與保持架摩擦系數增大且產生了磨損，磨損量隨著電機運行時間逐漸加大，兩個相對運動的接觸部分相互摩擦后，保持架接觸面會呈現磨損痕跡，9月小修期間，打開#1機兩臺引風機電機和#2B引風機電機，均發現驅動端軸承架不同程度磨損（軸承架磨損部位是窗式保持架兩側上用于固定滾子的擋塊），軸承滾珠有過熱現象。隨著磨損時間保持架磨損程度嚴重，溫度升高，過度的摩擦和產生的高熱會軟化軸承鋼，同時引起軸承體積膨脹，相互擠壓壓力增大，當擠壓一定程度時軸承會抱死在軸上，由于保持架和滾動體的材質不同，被磨掉的保持架的材質成分混入潤滑脂中，造成潤滑脂變質，潤滑質量大大降低，磨損更加嚴重，因摩擦而產生的熱來不及散發，使表面溫度驟升，油膜破壞，造成電機前軸承過熱而燒傷，滾動體壓碎，保持架磨損斷裂，軸承失效。

3 防范對策

3.1 電機檢修時嚴格驗收軸承的質量

安裝前要認真檢查軸承外觀和軸承間隙的測量，對不符合國標的軸承堅決不用，對軸承的測量值要做好記錄。

3.2 正確選用潤滑脂

各種電機由于設計工況不同，對潤滑油脂提出了不同的要求。一般潤滑油脂的選用主要從兩個方面考慮：

（1）黏度的選擇。潤滑油脂的黏度是形成潤滑油膜的基本因素。對中負荷、中轉速工況，選用中黏度潤滑油脂；對重負荷、低轉速工況，選用高黏度潤滑油脂；對低負荷、高轉速工況，選用低黏度潤滑油脂。

（2）按氣溫條件選擇，同時考慮負荷高低、轉速大小等因素。一般來說，使用溫度<80℃時，氧化反應不明顯；當超過時80℃，每提高10℃，氧化速率就會成倍增長，潤滑油脂的壽命可減半。因此，必須根據電機的運行條件來選用符合要求的潤滑油脂，同時要注意加入量，否則將無法起到應有的保護作用，反而使軸承運行中的摩擦加劇，過早出現疲勞，縮短使用壽命，大大增加故障發生的可能性。

3.3 保證電機檢修質量

（1）電機的檢修要嚴格按照檢修規程進行，實踐表明，不正確的安裝方法是軸承遭受破壞的主要原因。（2）控制好軸承加熱溫度。一般軸承加熱溫度≤105℃，采用油內加熱或烘箱加熱。（3）嚴格按照標準加入潤滑脂（3000r/min轉速的電機加注1/3軸承腔；1500r/min轉速的電機加注1/2軸承腔）。（4）電機檢修，實行二次找正。電機和風機的找正，是專業性很強的工作。對檢修完后投入運行的電機，在運行一周后進行二次找正，可有效減少事故的發生。根據現場和引風機近一年來運行分析，引風機前軸承連續使用2月后，軸承保持架既有不同程度磨損，軸承溫度會變得不穩定。在高溫下軸承潤滑脂易被氧化而失去其潤滑性能。縮短補排油周期，雖然能延長軸承使用時間，但根據檢修時觀察軸承磨損情況必須每半年更換一次軸承，并不能解決根本問題，嚴重威脅機組穩定長期運行。

4 引風機電機前軸承更換分析

為了引風機能長期穩定運行，通過對比及和軸承廠家共同探討，結合其它電廠同類引風機電機也出現此類問題。將引風機改成軸瓦，所需費用多、時間長，而且還需新增加油系統。目前可行又節約費用的方法就是更換新類型軸承。CARB圓環滾子軸承是一種全新類型的徑向滾子軸承（SKF專利產品）。它的設計結合了球面滾子軸承的自動調心和圓柱形滾子軸承的軸向位移特性，還擁有滾針軸承的緊湊截面。CARB軸承是一種單列軸承，帶有長而稍具弧面的對稱滾子。內外圈的滾道為凹弧面，優化的滾道與滾子輪廓面的配合，使軸承負荷能均勻分布，并降低了運行時的摩擦。CARB軸承的滾子能自動導位，無論內圈是否相對于外圈有否軸向位移和/或不對中情況它都能處于一個使負荷平均作用在整個滾子的位置上，即使在有角度誤差或軸向位移的情況下，CARB軸承的承載能力都很高，它的承載能力比帶保持架的軸承高。C3048軸承的安裝尺寸與原軸承安裝尺寸完全一致，在負荷承載方面，無論在動態還是靜態均優于原軸承。而且新的軸承不僅能自動調心且還能滿足軸向位移。新軸承可以允許內外圈之間有0.5度的角度誤差，而不會影響軸承性能。軸向位移在1.6mm到2.2mm，可以抵消一部分由于引風機傳動軸熱態下對電機軸承的軸向膨脹量，減小軸承的滾動體和保持架的磨損，并且可以降低電機軸向振動，能自動進行四個方向的中心調整。根據以上優點和數據，新型C3048軸承可以代替原23048CC/W33型軸承。可以降低引風機前端軸承溫度，延長軸承更換周期，減少維修次數節省費用。