淺談吸風機軸承燒損事故及應對策略

李翔

摘 要：在熱電廠的電力機組運行過程中，鍋爐輔機發揮著重要的作用。而抽出和吸取鍋爐內的多余煙氣，保證爐膛內的壓力從而促使火焰的穩定燃燒是吸風機的主要工作，同時吸風機也是鍋爐輔機能夠穩定運行的關鍵組成部分。文章淺析如何選擇傳動機組潤滑劑和軸承參數來避免吸風機軸承常見的燒損事故，通過數據來計算和考量吸風機傳動組的改善。

關鍵詞：吸風機軸承；軸承潤滑；軸承燒損；燒瓦；故障；軸承游隙值

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）11-0106-02

所謂軸承燒損在專業術語中叫做“燒瓦”現象，燒瓦現象經常出現在熱電廠中，它是由于機組風機中軸承軸頸與軸瓦之間由于潤滑不足或者間隙過小而造成的。出現燒瓦現象后的軸承，其軸頸表面會出現嚴重的擦傷和劃痕，隨后氧化并燒成至藍色。在熱電廠高爐大修期間，吸風機的大軸、軸承、軸承座等傳動組設備出現軸承燒瓦事故是十分常見的現象。所以為了減少甚至避免燒瓦現象的發生，必須要從風機機組的軸承結構、潤滑情況、冷卻方式和軸承參數等多方面對軸承溫升的原因進行分析，最終保證設備的安全和經濟性運行。

1 吸風機軸承的摩擦

以雙列調心球面滾子吸風機軸承為例，它是一種滾動軸承，在其運轉時會出現兩種摩擦形式，即滑動摩擦和滾動摩擦。產生這兩種摩擦的原因就是因為滾動軸承的結構是由內外座圈、保持架和滾動體的組成而造成的。當吸風機運行時，它的軸承會受到來自垂直徑向的荷載，受到荷載的滾動體在內圈座的帶動下會產生純滾動，而純滾動所產生的摩擦就是滾動軸承運轉時所發生的滾動摩擦。滾動摩擦發生時，軸承的內外圈座會與滾動體接觸處的線性速度所一致，為rω。其中r是指軸徑的半徑，ω是指軸頸旋轉的角速度。但是因為軸承一般是采用了經過熱處理淬硬的軸承鋼加工制造，所以這部分滾動摩擦系數會非常之小，相應的純滾動的摩擦阻力力矩M1也會很小。在潤滑方面，傳動機組在運行時其荷載的增加會使滾動軸承所承受的荷載接觸面積逐漸減小，從而導致每個時刻的軸承都處于高應力和高轉速的狀態下運行。如果在此時加入潤滑油脂，那么必然會受到軸承運行高接觸應力的擠壓，從而導致潤滑油膜的厚度變化。雖然潤滑油膜只要在一定的厚度條件下就能最大限度的保證滾動軸承的潤滑性能，但是當潤滑油膜的厚度在荷載壓力下發生變化變薄后，滾動軸承的運行狀態就會因為潤滑狀態的下降而變得不良，經過反復滾動摩擦，久而久之，就會造成軸承的磨損、發熱、最終導致燒瓦現象的出現。

相比較而言，滑動摩擦是保持架與滾動體之間的一種滑動摩擦，它屬于非承載滾動體與座圈之間的滑動摩擦。當滾動體與座圈之間存在縫隙，不能緊密接觸時，就會發生滾動體與內座圈的線速度不同，促使他們之間產生相對滑動，這種相對滑動就會產生滑動摩擦阻力，我們把它稱為F1。滾動體在圍繞軸頸中心公轉時會產生離心力，這會讓滾動體在公轉時與外座圈相接觸，使得滾動和滑動兩種力同時作用，此時所產生的摩擦阻力矩M2和滑動摩擦力F2都會很小，但是F2會隨著離心力與滾動體公轉線速度的乘積Pv值的增大而增大。另外還有滾動體與保持架之間所產生的摩擦F3，這部分摩擦產生于保持架自身重力作用下的滑動摩擦阻力。所以總體來看，軸承在運轉時所需要的阻力矩和阻力有F=F1+F2+F3。它們都體現了潤滑油對于機組運轉的合理性，提醒軸承在安裝時要保證一定的間隙，防止反復摩擦所造成的永久磨損，甚至燒損。

2 軸承的潤滑方式

選擇適當的潤滑油脂就能夠減小軸承運行所帶來的磨損。一般來說軸承的潤滑方式有兩類：潤滑油和潤滑脂。熱電廠在選用潤滑方式時要遵循一定的要點，這些要點是根據機組運行的實際情況而決定的。

①當機組處于高溫高速條件下工作時，它的軸承要用潤滑油，這主要是因為潤滑油的摩擦系數很小，能夠迅速冷卻和清洗高溫狀態下的軸承，但也要注意潤滑油的滲漏問題。

②軸承的潤滑方式也要滿足工況要求。即使使用了潤滑油脂也不能放任吸風機的超轉數運行，因為無論哪種類型的潤滑油脂，它的前提條件都是要求軸承在合理和標準的工作轉數及工作負荷下運轉。為此，我們用兩種方法來衡量軸承是否合理運行，其一是軸承的dn值，其二就是軸承的極限轉數，見表1。

從表1可以看出，例如調心滾子軸承的dn值，其在使用潤滑脂時dn值為160 000，而在使用油浴潤滑時其dn值為250 000。

一般情況下，調心滾子軸承的極限轉速為潤滑脂情況下760 r/min，潤滑油情況下為1 000 r/min，但是它的實際轉速在880 r/min，也就是說其軸承的工作轉速必須低于極限轉速，所以根據不同的極限轉速和軸承允許dn值，可以判斷吸風機軸承的潤滑系統需要使用怎樣的潤滑方式。

3 軸承的游隙選擇

要增大軸承的使用壽命，軸承的游隙值選擇很重要。軸承標準所給出的原始游隙值不同于實際安裝的徑向游隙值，要根據實際運行情況為基準進行設置。一些鍋爐輔機的吸風機使用了緊配合的方式，這種配合緊力會控制在0.01～0.02 m的范圍內，以過盈量為標準裝于軸承座或軸承上。而我們所說的實際游隙值不同于原始游隙值就是因為機組軸承的內外圈發生膨脹和收縮，內外圈度變化不同而造成的。所以在軸承運行時，內外圈度的變化會促使游隙值不斷變化，此時的游隙值被稱為實際工作游隙。另外，對游隙值產生影響的因素還有軸承在經受荷載時所發生的彈性形變，可以說，原始游隙值減去上述種種影響因素就是真正的實際有效游隙值。軸承的實際有效游隙值影響著軸承的壽命，因為它決定了軸承是否會產生磨損甚至導致燒損事故，有效游隙值與軸承的使用壽命關系如圖1所示。

由圖1的曲線關系我們可以看到，當有效游隙值剛剛處于負值時，吸風機軸承的壽命處于最佳狀態。當負值逐漸變大時，軸承的壽命呈現直線下降的趨勢，這表明軸承的摩擦大幅增大，溫度也急劇升高。所以在熱電廠中，有效游隙值都會選擇大于0的參數值，進而對有效游隙值進行進一步的估算。

3.1 游隙值的估算

使用緊配合的方式來進行徑向游隙減少量的估算，首先要了解徑向游隙會因為內圈滾道擴張和外圈滾道收縮而不斷減少。

如果設置內圈的擴張量為△i，那么它的安裝鋼制實心軸就是：

△i=w·（d/h）

式中：

w為實際的有效過盈量，？滋m；

d為軸承的公稱內徑，mm；

h為過盈量減少后內圈的直徑，mm。

如果設置外圈滾道的收縮量為△e，那么外圈安裝到鋼制實體外殼中時：

△e=W·H/D。

式中：

D為軸承的公稱外徑，mm；

H為過盈量減少后外圈的直徑，mm。

考慮到摩擦會引起軸承的發熱，所以要進行人為冷卻保證內外圈的溫差在5～10 ℃。為了使內外圈的溫差熱膨脹量不同，要將工作游隙值進行調節，使其比安裝時的徑向游隙值更小，而內外圈的溫差最大可以達到15～20 ℃。

3.2 軸承徑向游隙的選擇

軸承在安裝時其原過盈配合和內外圈的溫差所造成的徑向游隙減小量應該遵循兩個原則，才能保證軸承工作時具有足夠的有效游隙。

①在過盈量不大且沒有重要異熱影響軸承套圈溫差的情況下，可以選擇基本游隙來作為軸承的工作游隙值。

②當有溫度較高的外來異熱時，配合較大過盈量，需要降低摩擦力矩，從而改善調心性能。

此時可以選擇大于0組的輔助游隙來促進軸承的良性運行。總的來說，有效游隙值是一個大于理論最佳游隙值的最小游隙值，它不但能夠提高軸承的精度等級，也可以通過實際機組運行來反映出軸承的過熱現象，從而避免吸風機發生軸承燒損現象。

4 結 語

除此之外，振動也會引起吸風機軸承的溫度過高最終導致燒損事故。此時應該從轉子動平衡的軸承、軸系、磁力線中心等方面找原因進行處理。如果從常規的機械和結構分析找不到原因的話，就應該從軸承的潤滑原理來考慮分析，從根本上解決軸承溫度過高的問題。在找到引起軸承燒損的原因后，選擇優質軸承，提高軸承精度，為吸風機的機組運行營造一個良好的運行環境。

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