離心鼓風機軸承燒毀的原因分析

朱巧霖，汪 磊，岳慧君

（江西銅業集團有限公司城門山銅礦，江西九江 332000）

0 引言

城門山銅礦選礦廠磨浮車間安裝有3 臺D350-31 型離心鼓風機，作為充氣式機械攪拌浮選機的供氣設備。3 臺鼓風機的出口管路采用并聯方式連接，每臺鼓風機的出口管路安裝一個手動蝶閥，壓縮后的空氣經過蝶閥匯合至同一管路，再經過支路到達1#、2#系統浮選機。設計之初，3 臺設備按照1 開2 備用的模式運行，為2#系統的浮選機供氣，后因1#系統流程改造，用氣量增加，運行模式隨之改變，按照2 開1 備用的模式運行，同時為1#、2#系統的浮選機供氣。

2016 年3 月和2021 年12 月，1#鼓風機、2#鼓風機分別發生了一次滑動軸承燒毀的設備故障。鼓風機的主軸轉速高達2980 r/min，設備安裝精度要求高[1]、設備修復耗時長、備件成本高，此類故障的發生給生產的穩定行造成一定的影響。對故障原因進行詳細分析后，總結經驗教訓，通過改造手動蝶閥，優化設備安全運行的保護措施，消除了故障隱患，為設備的穩定運行提供了保障。

1 設備性能參數及軸承潤滑原理

1.1 設備性能參數

D350-31 型離心鼓風機性能參數為：進口容積流量350 m3/min，進口壓力101.3 kPa，進口溫度20 ℃，進口介質密度1.293 kg/m3，介質為空氣，壓升42 kPa，所需功率306 kW，主軸轉速2980 r/min。

1.2 軸承潤滑原理

D350-31 型離心鼓風機利用膜片聯軸器將鼓風機與電機主軸相連傳動，軸承采用滑動軸承（由優質碳素鋼制成的軸承體與巴氏合金軸襯組成），軸承由稀油站強力供油潤滑。此外，設備有高位油箱，供鼓風機在突然停電時潤滑軸承使用。鼓風機開啟前，將稀油站主油泵（2 臺齒輪油泵，1 開1 備用）啟動，齒輪泵將油液從油箱內吸出，經過單向閥、雙筒網片式過濾器、冷卻器后直接送到出油口，經由輸送管道送至滑動軸承和高位油箱，待高位油箱備妥后，有序啟動鼓風機。

2 PLC 控制保護

2.1 稀油站保護

稀油站本身設有安全閥，以確保油泵不過載，安全閥的設定壓力為0.63 MPa。當系統達到正常調定值，主機才能啟動。壓力降到0.15 MPa 時，先是備用泵自動啟動。若壓力進一步下降，低于0.05 MPa 時，發出低壓事故報警信號控制主機停車。稀油站主油泵啟動5 min 后，高位油箱備妥，才允許啟動鼓風機。

2.2 鼓風機保護

當鼓風機主軸軸向位移值超過0.8 mm、鼓風機前后端軸承垂直方向的振動值超過6.5 mm/s、鼓風機前端或后端軸承溫度超過70 ℃或主電機運行時線圈溫度超過115 ℃時，會觸發鼓風機主電機跳閘。

2.3 聯鎖保護

一旦稀油站停止運行，鼓風機主電機將立即跳閘。在鼓風機出現停機故障時，現場操作間會有聲光報警[2]，提醒員工及時趕往鼓風機房。

以上保護均通過壓力變送器或探頭采集數據，輸送至PLC 控制柜，經PLC 內部程序判斷后輸出信號（非電量1、非電量2）到配電室高壓柜的綜合保護裝置，控制綜合保護裝置觸發高壓柜內的真空斷路器動作，切斷鼓風機主電機電源，從而停止鼓風機運行[3]。

3 原因分析

（1）2016 年3 月，1#鼓風機軸承燒毀。故障發生時，1#、2#鼓風機同時運行，1#鼓風機因油壓低觸及保護跳停?，F場檢查發現軸承處冒煙，手動蝶閥處于完全打開的狀態，鼓風機主軸正在反轉。判斷軸承燒毀原因為1#鼓風機跳停，其出口手動蝶閥未及時關閉，由于1#、2#、3#鼓風機的出口管路采取并聯連接，1#鼓風機因油壓低跳停后，2#鼓風機出口的部分高壓空氣經由1#鼓風機的手動蝶閥進入鼓風機殼體內部，引起主軸反轉，主軸反轉時間超過高位油箱的保護時間，軸承失去潤滑，從而導致軸承燒毀[4]。

（2）2021 年12 月，2#鼓風機軸承燒毀。故障發生時，2#、3#鼓風機同時運行，現場員工發現浮選機異響，趕到鼓風機房，發現軸承處冒煙，立即手動停止2#鼓風機?，F場檢查發現手動開啟2#鼓風機主油泵，油泵電機運轉正常，壓力值為0；手動開啟備用油泵，2#油泵無法啟動。電工檢查發現備用油泵熱繼電器跳閘，復位后備用油泵可以手動開啟，且壓力正常。此時切換到主油泵后，壓力值為0，備用油泵自動啟動補壓，補壓1 s 后便立即跳停，一直重復此動作。檢查2#鼓風機PLC 程序，發現程序有跳閘輸出，現場觸摸屏報警信息顯示“18：01 分2#鼓風機軸瓦溫度大于70 ℃跳閘（非2）”。有跳閘信號輸出，但高壓配電室微機綜保裝置沒有動作，故判斷鼓風機跳閘回路正常，微機綜保裝置故障導致鼓風機出現報警但未跳閘。檢查更換新微機綜合保護裝置，試驗保護正常。因此，判斷微機綜合保護裝置故障是2#鼓風機在軸承燒毀、主軸受損報廢的原因。

4 改進措施

（1）對3 臺鼓風機的手動蝶閥進行了集中改造，將設備原有的手動蝶閥全部更換成電動蝶閥，并接入PLC 控制柜，實現鼓風機與蝶閥的聯鎖保護，確保鼓風機運行時蝶閥完全打開，鼓風機停止運行時蝶閥完全關閉。這樣，當鼓風機因故障導致主電機跳停時，電動蝶閥將自動關閉，有效避免了鼓風機因主軸反轉而導致軸承燒毀的情況發生。

（2）兩次故障的最根本原因均為稀油站電動油泵故障導致油壓不足，這說明對電動油泵的日常點檢、維護是一個薄弱環節，應當加以重視。因此，應加強設備點檢、潤滑工作的管理，嚴格按照點檢標準以及潤滑“五定”要求進行，每季度對稀油站齒輪油泵進行徹底檢查，確保油泵的可靠性，同時加大相關工作的監管考核力度。

（3）新增鼓風機保護程序：“若稀油站備用油泵在40 s 內連續啟動兩次，補壓未成功，鼓風機將跳停，出口閥自動關閉”（圖1）。同時，每月定期對3 臺鼓風機進行各項保護試驗，并結合檢修，利用鼓風機停機的機會再次開展保護試驗，以此來確保鼓風機聯動和微機綜保的可靠性。

圖1 新增的備用油泵連續兩次補壓失敗保護程序

5 結語

設備管理是一個動態的過程，當生產工藝或者設備運行條件發生改變時，應當充分考慮這些改變可能帶來的隱患以及后續影響，把隱患消除在萌芽中。雖然鼓風機軸承的兩次燒毀造成了一些損失，但通過深刻總結，也留下了寶貴的經驗教訓，為精細化的設備管理帶來啟發。在科技日新月異的時代，設備的自動化、集成化、智能化越來越先進，人力的作用日趨下降，但這并不意味著對設備的日常點檢、巡檢不再重要，故障（事故）的發生往往就在一瞬間，然而造成故障的起因大多數是被忽視的、看似平凡的日常點檢、巡檢工作。設備管理工作，自動化、集成化、智能化只是手段，人是根本要素。