500萬噸球團回熱風機軸承損壞原因探析與對策

摘要：寶鋼湛江鋼鐵煉鐵廠500萬噸自熔性球團生產線，是國內第一條自主集成、具有知識產權的生產線。本文通過對2號S13000-11T回熱風機軸承損壞現象分析、推斷損壞的可能原因，采取針對性的措施進行處理。經過7個月的運行跟蹤，其各項指標未發生異常。

關鍵詞：軸承；游隙；膨脹；軸向力；疲勞

1、回熱風機基本情況及存在問題

湛鋼煉鐵500萬噸自熔性球團生產線是國內第一條自主集成、具有知識產權的生產線。2臺S13000-11T回熱風機，是實現從預熱II段向抽干段提供熱量工藝要求的關鍵設備，設計風量13000m3/min （工況），介質溫度380℃～500℃。風機由沈陽鼓風機廠設計制造，轉子總重13.7噸，結構見附圖1；水冷軸承座，軸承23256（SKF）雙列自調心球面滾子軸承、46#氣輪機油，稀油強制潤滑，潤滑原理圖見附圖2。

自投產以來，實際工況風量8500～9500m3/min，風溫360～440℃，軸承入口油溫25～30℃，出口油溫<45℃，油脂檢驗理化性能合格，但軸承平均使用壽命約為60～90天。

附圖1：回熱風機結構示意圖

附圖2：回熱風機潤滑站原理圖

2、回熱風機軸承損壞現象與原因分析

2.1軸承采用驅動側固定，非驅動側為自由滑動狀態的安裝形式。經查詢設備履歷，1、2號回熱風機軸承驅動端損壞4次，非驅動端損壞2次，連續使用壽命最短的為5天，最長的78天。從歷次軸承損壞的現象看，其部位均為雙列軸承外側、用手電光檢查發現滾道磨損且受力點偏移（固定端為雙列軸承偶合器側滾道，自由側為慢驅側滾道）。見附圖3

附圖3：外圈滾道剝落及磨損、受力痕跡

2.22016年5月，發生非驅動端軸承滾道外側剝落，經分析為疲勞造成，初步判斷該部位存在較大的受力。附圖4

附圖4：軸承內圈剝落

2.3查詢軸承特性曲線（含SKF），其使用壽命與游隙呈以下關系。附圖5

附圖5：軸承壽命-游隙圖

由現象1、2推斷，風機轉子受到向兩側的軸向力，造成軸承受力點偏移、單邊受力及游隙、受力超過許用值，判斷是由于自由側不“自由”造成。

3、制約“自由”的因素

3.1設計、安裝因素

3.1.1初始安裝或運行過程中受地質沉降的影響，使兩側軸承座的水平標高發生變化，造成軸向膨脹時“自由”受阻。

3.1.2軸承座為剖分式結構，為確保不漏油，安裝時常在分型面打硅膠。受現場安裝條件及檢修人員圖“省事”，往往造成硅膠進入軸承座或軸承分油槽內，造成軸承“自由”受阻。

3.1.3風機工況軸向膨脹量約20mm，受預熱II段工況變化，自由端軸承與軸承座之間產生相對滑動，長期運行會破壞原加工精度，甚至出現溝槽，軸向“自由”受阻。

3.1.4設計時提供的公差配合沒有考慮到實際加工過程中軸承座孔的不圓度及安裝時控公差下限控制。

3.2工況影響

因滿足工藝需求，其工況發生變化，脫離長期運行的區間，軸承與軸承座的配合間隙將變小“自由”受限。

4、消除制約“自由”的因素

針對以上可能引起煉鐵球團2號回熱風機軸承損壞的因素，采取以下措施消除制約“自由”因素的條件。

4.1測量并調整風機兩端軸承座的水平標高，從0.9mm調至0.4mm（設計0.5mm）。

4.2因暫無軸承座備件，對“自由端”軸承座下表面的溝槽修復處理，消除溝槽。

4.3監控分型面打硅膠的量，嚴禁進入軸承區。

4.4對軸承與軸承座頂間隙按設計公差的上限參數控制。

5、運行效果及存在問題

5.1自5月中旬投入使用已有7個月，其軸承座振動值在1mm/s以內，聲音清脆、溫度平穩。見附圖5

附圖5：2號回熱風機2016年12月6日運行實績

5.2當工況溫度超過430℃時振動會升高到1.4mm/s以上，初步判斷自由端的軸承座存在軸向不圓度的可能性較大，因此軸承座在2017年有必要進行處理。

結束語

寶鋼湛江鋼鐵煉鐵廠第一條國內自主集成、具有知識產權的500萬噸自熔性球團生產線。設備“放大”后，將會出現很多“小型”球團生產線未曾出現過的問題。不管現象如何，但只要我們一直堅持“答案在現場”，問題終究會成為歷史。

參考文獻：

[1]機械設計（東北大學出版社）、SKF軸承手冊、礦冶工程維修工程學（孫家驥）