風(fēng)機(jī)軸承故障的案例分析及解決

李文越　毛海誼

【摘 要】正確的安裝和維護(hù)軸承可以最大程度的發(fā)揮其作用，保證風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文以國(guó)內(nèi)某電廠風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生的軸承損壞故障為案例，通過(guò)對(duì)故障的原因分析找到解決方案，旨在為后續(xù)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)及維護(hù)中提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】軸承；故障；保持架；滾動(dòng)體

0 前言

電廠有大量的廠房房間和機(jī)器設(shè)備，為了滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和人員操作時(shí)需要的溫度、濕度以及換氣量等要求，維持設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電廠通風(fēng)系統(tǒng)提供了正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)和停產(chǎn)維護(hù)時(shí)廠房必須的環(huán)境條件。電廠通風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是風(fēng)機(jī)，為通風(fēng)系統(tǒng)提供動(dòng)力；風(fēng)機(jī)軸承用以支撐風(fēng)機(jī)軸和軸上零件，是風(fēng)機(jī)的主要部件，堪稱風(fēng)機(jī)設(shè)備的心臟，所以軸承部件正確的維護(hù)和安裝，使其最大程度的發(fā)揮作用，可以保證廠房?jī)?nèi)通風(fēng)系統(tǒng)安全有效的運(yùn)行，使廠房設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足生產(chǎn)任務(wù)。

本文以國(guó)內(nèi)某電廠在風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生的由于設(shè)計(jì)及安裝不當(dāng)造成的軸承損壞事件為案例，旨在為后續(xù)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)及維護(hù)中提供借鑒。

1 缺陷處理經(jīng)過(guò)及分析

1.1 缺陷描述

2015年7月5日七時(shí)左右，巡檢人員聞到焦糊味，現(xiàn)場(chǎng)檢查某系統(tǒng)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端探頭顯示100度，超出環(huán)境溫度70度，立即停運(yùn)風(fēng)機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)故障風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承潤(rùn)滑脂已變質(zhì)。

1.2 缺陷描述事件后果

直接后果：設(shè)備損壞，風(fēng)機(jī)不可用。

潛在后果：該通風(fēng)系統(tǒng)可用性降級(jí)，影響廠房設(shè)備安全運(yùn)行。

1.3 處理過(guò)程

維修人員對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)及溫度曲線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承溫度監(jiān)測(cè)曲線異常，在2015年7月5日凌晨01：30左右有一次溫升，最高升到83度，后又下降到35度左右；7月5日07：00驅(qū)動(dòng)端軸承溫度再次上升，最高達(dá)到100度。隨后對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行解體檢查，打開驅(qū)動(dòng)端軸承端蓋，發(fā)現(xiàn)軸承潤(rùn)滑脂已變質(zhì)，打開非驅(qū)動(dòng)端軸承端蓋檢查軸承潤(rùn)滑脂完好，據(jù)此初步懷疑驅(qū)動(dòng)端軸承存在異常。

經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)有以下異常：

1）軸承潤(rùn)滑脂發(fā)黑

風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承潤(rùn)滑脂已變質(zhì)（見圖1），非驅(qū)動(dòng)端潤(rùn)滑脂完好。

2）軸承內(nèi)部組件磨損

靠葉輪側(cè)軸承保持架明顯發(fā)黑（見圖2），且該保持架局部有輕微裂痕（見圖3），與滾動(dòng)體接觸面有明顯劃痕，驅(qū)動(dòng)端軸承靠葉輪側(cè)滾動(dòng)體發(fā)黑并有明顯劃痕。

3）軸承內(nèi)外圈磨損嚴(yán)重

軸承外圈靠葉輪側(cè)發(fā)黑且有明顯劃痕（見圖4），內(nèi)圈靠葉輪側(cè)發(fā)黑（見圖5），其他部位無(wú)異常。

由此可以看出，軸承滾動(dòng)體和保持架受損，導(dǎo)致對(duì)滾動(dòng)體支撐變形，使?jié)L動(dòng)體定位偏差（見示意圖6），當(dāng)軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體離開設(shè)計(jì)位置，導(dǎo)致摩擦加大，軸承內(nèi)、外圈磨損嚴(yán)重，溫度上升。

1.4 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)解體檢查情況，確認(rèn)風(fēng)機(jī)故障起因于保持架受損，驅(qū)動(dòng)端軸承滾動(dòng)體與軸承內(nèi)外圈摩擦嚴(yán)重，摩擦導(dǎo)致軸承溫度升高、接觸面發(fā)黑、潤(rùn)滑脂變質(zhì)。

以下軸承拆裝情況進(jìn)行模擬：

故障風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承型號(hào)是SKF 22313E，為圓柱孔球面滾子軸承，不可調(diào)游隙，屬較大型的軸承，需要進(jìn)行熱裝，軸承與軸過(guò)盈配合，安裝后與軸抱箍較緊，拆卸困難。軸承座為整體式不可剖分，在安裝軸承時(shí)，需先將軸承座套在軸上，留出足夠的空間以便安裝軸承，再將軸承加熱后套軸肩位置，待軸承冷卻后，將軸承座壓倒軸承外圈上。故障風(fēng)機(jī)主軸由于設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致軸肩長(zhǎng)度略短，軸承座預(yù)留空間不足。實(shí)際安裝時(shí)，加熱后的軸承沒(méi)有碰到軸肩就被軸承座擋住，此時(shí)用軸承端蓋將軸承座壓到軸承外圈上，最后用銅棒敲擊軸承內(nèi)圈將軸承及軸承座安裝到軸肩位置。安裝好后，軸承內(nèi)部組件無(wú)法進(jìn)行檢查。在敲擊軸承內(nèi)圈使軸承組件到位的過(guò)程中，葉輪側(cè)滾珠將部分軸向力傳遞到保持架，產(chǎn)生變形和微裂紋。同時(shí)，此結(jié)構(gòu)形式在拆卸軸承時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)端軸向內(nèi)有凸臺(tái)，軸承座無(wú)法移位，無(wú)法架設(shè)三爪式拉碼，軸承座與軸承一體采用盤式拉碼器受力不均拉拔無(wú)效果，必須采用破壞性切割方式。

風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端主軸結(jié)構(gòu)形式及安裝示意圖詳見圖7、圖8。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，排除備件、環(huán)境的問(wèn)題，維修人員總結(jié)本次1DVC003ZV軸承溫度高故障發(fā)生最有可能的原因?yàn)椋河捎陲L(fēng)機(jī)軸設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致安裝困難；驅(qū)動(dòng)端軸承安裝時(shí)，不規(guī)范的敲擊導(dǎo)致保持架變形和損傷，使軸承滾動(dòng)體偏離原設(shè)計(jì)軌道高速旋轉(zhuǎn)，滾動(dòng)體與內(nèi)外圈摩擦產(chǎn)生大量熱量，造成了軸承溫度高的缺陷。

1.5 解決措施

對(duì)主軸凸臺(tái)處進(jìn)行切削，以使軸承可以在主軸上熱裝到位，而不受軸承座的阻礙，避免敲擊軸承。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)某風(fēng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的軸承損壞故障進(jìn)行分析，找到了故障的根本原因并成功解決了問(wèn)題。在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)及檢修中應(yīng)熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)及檢修工藝，避免因設(shè)備自身結(jié)構(gòu)問(wèn)題增加檢修難度，本文的工程經(jīng)驗(yàn)有利于提高設(shè)計(jì)及檢修人員的實(shí)操水平，避免產(chǎn)生類似缺陷。

【參考文獻(xiàn)】

[1]軸承綜合型錄[Z].SKF公司.

[2]現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[責(zé)任編輯：田吉捷]