茂名熱電廠#5機組一次風機多次跳閘導致軸承損壞分析

孔凡均

（茂名熱電廠，茂名 廣東 525000）

#5鍋爐一次風機從2003年4月投運至今，已出現10余次風機軸承損壞事故，無論從單位采購安裝或者風機正常運行，都給檢修和運行人員帶來嚴重的心理壓力，風機軸承損壞不單造成廠設備的損失，嚴重時還影響機組的安全運行，從更換設備到調試運行都需要一個較長的周期，期間對于發電企業電量的損失更是不可估計，因此，一次風機的正常運行是廠效益和機組安全的前提保證。本文通過比對以往事故，從而制定一系列措施，保證機組安全可靠的運行。

1 故障簡述

1.1 一次風機特性參數

茂名熱電廠#5鍋爐一次風機風機制造廠：上海鼓風機廠；型號：2118B/916型；類型：離心式通風機；額定風量：128600M3/H；額定風壓：14347Pa;電動機制造廠：上海機電廠；轉速：1480R/MIN；電機功率：710KW；電廠：6KV；電流：80.3A；電機型號：YKK450-4型。2011年底響應國家節能減排號召，#5鍋爐一次風機變頻改造，通過入口調節檔板全開，變頻器調節轉速達到調節一次風母管壓力的目的。

1.2 一次風機跳閘簡述

2012年12月11日15時25分52秒，#5爐因A一次風機振動值達到保護值，A一次風機跳閘，觸發機組RB，聯跳A、D磨煤機，機組負荷由160MW被迫降至100MW。見圖1

圖1

由圖1可以看出，#5爐A一次風機軸承（靠電機側）溫度15:21從52℃突然上升，15：23超過95℃，最大達252℃；15:20至15:24發三次持續的振動報警，DCS記錄顯示振動值8mm/s，最大達11mm/s。查之前兩個小時的趨勢，從14時開始，溫度由36℃緩慢上升，至15時20分達到50℃。A一次風機跳閘后，現場檢查油位、油質正常，軸承箱溫度偏高，判斷為軸承損壞。在軸承箱放出的潤滑油中發現保持架碎片，打開軸承箱上蓋，看到軸承外圈表面呈暗紅色，軸承保持架損壞，上部滾柱全部橫向偏移90°（下部看不到），鎖母擋圈變形，見圖2。

圖2

吊起轉子，對軸承進行加熱、敲擊，才能將軸承從軸上拆下，用砂輪機割下一塊內圈，發現軸承內圈因為過熱，內表面金屬部分熔解，與主軸粘結，主軸表面可見白色粘結物，見圖3。

從拆下的保持架碎片和滾柱可以看出滾柱轉向后與內圈直接發生摩擦，滾柱一邊已經磨平，見圖4。

圖4

2012年12月14日6時20分修復啟動運行，DCS顯示振動值為 1.2mm/s，現場實測振動值為軸向 0.018mm、水平0.012mm、垂直0.004mm，振動值均正常。整個搶修過程約為63個小時，期間耗油50.2噸，負荷損失約300萬kW/h。

2 風機軸承維修記錄

#5爐A一次風機2003年4月投運；

2007年5月機組大修期間第一次更換新軸承；

2009年1月28日，#5爐A一次風機電機側燒軸承，軸承損壞，更換新軸承（前后軸承均換）；

2009年2月7日，風機振動偏大，檢測發現主軸彎曲變形，進行直軸（加熱、油冷），彎曲值由原來1mm減至0.8mm，更換油擋；

2009年2月26日，風機振動偏大，再次進行直軸（加熱、油冷），振動值變化不大，請中試所專家到廠進行動平衡較驗；

2009年4月26日，風機振動偏大，外委直軸，更換軸承；

2009年9月5日，風機電機側軸承脫皮，更換軸承；

2009年10月30日，風機軸承脫皮、有麻點、隔離圈磨損嚴重，更換軸承（前后軸承均換）；

2011年5月23日，靠風機側軸承高溫燒壞，更換風機側軸承，電機側軸承進行清洗；

2011年11月26日，小修期間更換風機軸承箱潤滑油；

2012年6月12日，小修期間更換風機軸承箱潤滑油。

該軸承上次更換時間是2009年10月30日，該軸承由廣州新誠軸貿易有限公司供貨，軸承型號為：FAG 22224EASMC3；該軸承運行至損壞前，運行時間約為26000小時。

3 故障原因分析

（1）#5爐A一次風機運行過程中，電機側軸承保持架發生斷裂，兩側滾柱直接接觸，滾柱與內圈摩擦，軸承溫度開始上升；保持架和滾柱交替損壞，滾柱失去定位和間隔進而發生轉向，振動開始增大；滾柱與軸承內圈摩擦發熱，內圈材料超溫，與軸體粘結，軸承溫度、振動迅速升高至觸發保護跳閘。這是導致故障發生的主要原因。

（2）#5爐A一次風機主軸在軸承位靠葉輪端有一段變徑部分，在68mm的距離內軸承直徑由Φ210變為Φ120，其原因是風機廠家在設計主軸和選用軸承時，在保證基本動靜載荷滿足轉子重量和極限轉速的條件下，設計安全余量偏小，實際運行時的動靜載荷接近軸承基本額定動靜載荷，從而導致軸承和零部件壽命不如預期。這也是導致故障發生的另一個主要原因。

（3）#5爐A一次風機在2009年1月28日發生燒軸承事件后，造成主軸彎曲變形，經過多次校正（直軸）后繼續使用。風機主軸變形是導致故障發生的重要原因。

（4）DCS記錄顯示#5爐A一次風機軸承溫度從14時開始，溫度由36℃緩慢上升，至15時20分達到50℃，15時23分急升至95℃，15:20至15:24發三次持續的振動報警。風機軸承溫度持續升高運行人員沒有引起注意、軸承振動持續報警運行人員沒有發現，風機軸承故障初始階段未能及時將風機停運，導致了故障擴大。

4 事件暴露的問題

（1）運行人員對設備參數變化不敏感和監盤時精神不夠集中。A一次風機軸承溫度持續升高沒有引起注意，軸承振動持續報警運行人員沒有發現。

（2）運行人員對設備故障警惕性不高。運行記錄11日15時10分，#5爐值班員副控監盤時發現A一次風機電機端軸承溫度上升至49℃，軸承振動上升至1.8mm/s（對比接班時的參數38℃、0.88 mm/s已有較大上升），報告主控，但主控自己不去現場檢查，也沒有提出要求安排其他人員去現場檢查，只是詢問巡檢員說15時查過未發現問題就了事。

5 防止事件重復發生的措施

（1）加強對運行值班人員的技術培訓及職業道德教育，值班期間要有高度的責任心，嚴格執行巡視檢查及監盤的相關規定。要經常翻看各監視畫面，密切監視各重要參數的變化趨勢，對CRT畫面的滾動報警信號要敏感。

（2）運行部管理人員要不定期抽檢值班人員是否能執行現場相關管理規定，對于帶缺運行設備要制定可控措施并跟蹤、組織落實到位，避免不安全事件重復出現。

（3）將6KV以上的電動機及相關軸承溫度高（沒有備用的直接影響機組安全經濟運行）、振動大報警信號引至后備屏以光字牌形式出現并加入聲音提醒值班注意及時采取措施。并重新整定報警值與跳閘值，將報警值與跳閘值拉大距離。

（4）定期檢查軸承的磨損情況，評估其壽命期。

（5）對該軸承進行技術改造。

（6）加強對#5爐兩臺一次風機的檢查和巡查，密切關注參數變化情況，做好巡查記錄。

（7）核算軸承壽命和當量動載荷。

6 總結

茂名熱電廠#5機組在經歷一系列事故后，雖然日趨成熟，但無可否認的是200MW機組在時下已經略顯老態，作為過渡機組，200MW的分散控制系統（distributed control systems, DCS）組態反應慢，邏輯不完善，設備老化嚴重，將嚴重影響機組安全。從以往一次風機跳閘過程可以看出，該機組一次風機在2009年之內竟然事故跳閘6次之多，風機質量尤其值得我們思考。運行人員在監盤翻界面時也要非常留意各風機的運行，對CRT畫面的滾動報警信號要敏感。對于參數細微的變化或趨勢，能從全方面的思考，即使是設備本身的問題，也能將事故扼殺在萌芽之中，從面更好的維護與保證設備的安全運行，從而保證企業的安全與經濟運行。

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