某电厂锅炉B一次风机使用的是上海鼓风机厂生产的2008/1060型单吸悬臂支承离心式风机,风机流量229464m3/h,风机全压17277Pa,风机转速1480r/min。配套使用的电机由湘潭电机厂生产,型号STMKK450-4L,电机功率l400kw,电机电压6000V,额定电流183.4A。
运行人员于20l7年8月l8日检查发现,锅炉B一次风机轴承箱出现轻微异响,并对轴承各方向进行振动和温度监测,测出轴承振动最高达l0μm,轴承温度为52℃,未发现其他异常。考虑到设备振动和温度并无异常,暂时观察运行。20l7-08-20T06:00,该一次风机前轴承温度为53.4℃,后轴承温度为46.7℃,随后前轴承温度缓慢上升,此时机组负荷、一次风机导叶开度和电流均未发生明显的变化。07:26前轴承温度快速上升并高达ll0℃,后轴承温度达50.7℃。运行值班人员迅速降低锅炉负荷,同时降低该风机出力,停运该一次风机。
该风机发生故障停运后,检修人员随即开展抢修工作,对锅炉B一次风机轴承箱进行解体。检查发现,风机前端轴承在轴上卡死,未发现轴承有跑圈现象。轴承解体后外观可见内外环严重剥落、滚珠体破裂,保持架出现磨损,同时前端轴承座内发现较多从轴承上剥落下的金属,鳞片状、呈锐边,面积较大且较厚,后端轴承除保持架有轻微磨损外,未发现其他异常。将前端轴承破裂的滚珠体送金属检验组做光谱检测分析,只是判断该滚珠体材料为GCr15,并未得出辅助分析滚珠体损坏原因的有效结论。轴承箱解体后,发现润滑油(46号抗体磨液压油)外观呈炭灰色,油中含有大量铜粉和金属屑。油样化验水分和黏度均合格,油样颜色呈炭灰色可能是高温碳化所致。
(1)2015年11月,该风机大修时更换了前、后轴承,设备运行至2017年7月底,温度及振动均保持在正常范围。该风机故障前,最后一次振动频谱采集为2017年7月27日。此前该风机前端轴承振动频谱各频率成分基本正常,且各频率幅值均无明显上涨的趋势。值得一提的是,该风机自大修以来,风机前轴承振动频谱中存在后轴承外环故障频率(115.9Hz)及其谐波频率。但是该频率幅值较低,且peakvue波形峰值也很低,即使轴承外环有故障,也是早期故障,因此风机轴承解体后只发现前端轴承损坏,后端轴承除保持架有轻微磨损外从外观上并未发现有其他异常。(2)由于8月份尚未开始做系统的振动频谱采集,故未能采集到故障前的振动频谱。考虑到正常的轴承故障发展一般会经历四个阶段,且维持的时间会比较长,而该轴承从7月27日至8月20日短短二十几天就出现严重破损毁坏的现象,并非是正常的轴承磨损发展过程。(3)将该风机轴承箱的润滑油送化验班进行化验,油中水分和黏度均合格,而油样颜色呈炭灰色可能为高温碳化所致,至于油中所含大量金属屑和铜粉则是由于前端轴承严重磨损所致。初步可以排除润滑油本身的问题。(4)风机前端轴承温度异常上升的过程中,机组负荷稳定、风机导叶开度和电流均未变化,说明轴承损坏跟运行工况无直接关系,轴承并未承受过大的冲击负荷。(5)初步分析认为前端轴承故障主要是8月份才开始发展,至8月20日凌晨内圈滚道首先出现疲劳剥落现象,轴承出现异常响声。随着滚珠不断和滚道的脱皮区域接触,造成所有的滚珠均存在大小不均的凹坑和磨痕,进一步导致外环出现剥落和凹坑,此时轴承温度出现明显上升,轴承受热膨胀,游隙减小,摩擦接触面变大,摩擦产生的热量增加,导致轴承温度进一步上升,游隙进而消失。游隙消失后,滚珠体丧失了滚动能力,滚珠产生滑移,致使部分滚珠碎裂,同时因摩擦产生的热量剧增,使滚动轴承温度急剧上升,最终轴承抱死。此外润滑油发生炭化、润滑条件恶化也同样增大了滚珠体滑移的摩擦系数,进一步导致了轴承温度上升。(6)综合分析该锅炉B一次风机前端轴承损坏主要是由于轴承出现疲劳磨损失效所致。认为该轴承有几率存在制造工艺问题,可能为热处理不当。(7)此外,针对该厂锅炉一次风机曾反复出现多次轴承损坏的问题,咨询该风机厂家并分析反馈,经生产设计部门进行反复核算,轴承设计不存在缺陷,从所提供的资料判断滚珠与滚道是由于疲劳失效产生脱皮剥落,此现状通常是轴承质量上的问题造成的,因此有必要对轴承质量进行确认。设计部门建议如果改造电机侧能够使用配对7232BC3M轴承。
(1)轴承质量验收专业性不够,没有对新轴承的材质及硬度等性能进行仔细的检测,轴承运行才一年半,轴承即出现严重损坏,离设计寿命相差太远。(2)对重要辅机润滑油的监督力度不够,一次风机轴承润滑油未列入定期取样化验项目,不能有效监测轴承的磨损情况。(3)各部门之间信息沟通不畅,发现不正常的情况后未能及时向其他部门反馈交流,致使未能有效判断轴承故障的严重程度。
在风机轴承采购过程中,采购人员要严格依规定要求进行采购,尽可能地选择大品牌、可靠性强的轴承,在保证轴承质量与常规使用的寿命的前提下,再考虑经济性,以有效降低风机轴承的故障发生率,保证轴承的正常运行,从而保障电厂运转的正常进行。
风机轴承的运作情况与常规使用的寿命深受温度因素的影响,工作人员要重视风机轴承运行过程中的冷却工作,以有效控制风机轴承运行过程中温度的上升幅度,尤其是夏季高温天气时,可临时安装冷却风扇,避免电机热风直吹轴承,导致风机轴承温度明显上升,加重风机轴承的收到损害的程度。如果经济条件允许的话,电机风冷器可换成水冷器,或者是将水冷降温装置直接安装于轴承座上。在风机轴承正常运作的过程中,需加强重要辅机的润滑油监测,将此类重要设备的润滑油列入定期取样化验项目,重点化验在用油的水分、黏度以及颗粒度等指标。而不同的季节,风机轴承运转时润滑油的补充间隔天数均不相同,例如:冬天时,风机轴承正常运行20d后,工作人员需严格依规定要求进行润滑油的补充:夏天时,风机轴承正常运作10d后,工作人员需按规定补充润滑油。而在风机轴承运行过程中,如果出现温度异常或者是微小振动等情况时,工作人员需给予重视,并针对上述不正常的情况进行详细分析,以明确导致异常状况的原因,制定有效的解决措施,避免风机轴承受到更大的损伤。
在风机轴承运行的日常巡视过程中,工作人员需注意提高风机轴承运行的巡检质量,并详细记录风机轴承日常运行的数据资料。例如:检修班组每天均需在固定时间进行巡检,每次巡检时需记录有关数据,如振动、温度等。对此类重要设备应缩短精密点检周期,由原来的每月1次缩短为每月2次,通过缩短重要设备的检修周期来保障重要设备的正常运行,一经发现重要设备正常运行中存在不正常的情况,需立即上报,并迅速采取应急措施做处理,以有效降低重要设备不正常的情况造成的不良影响,缩短重要设备的停运时间。
对于各转动机械数据一定要在规定范围内,防止因轴承检修安装配合间隙调整不当,联轴器中心不正等引起的振动过大:安装轴承时禁止暴力敲打轴承,防止损坏轴承。工作人员需想方设法降低高压变频器电源产生的影响,针对高压变频器的输入电缆与输出电缆可通过屏蔽层两端接地、屏蔽电缆等措施进行相对有效控制,从而大大降低由电机向大地流入的高次谐波电流量,大幅度减少风机轴承所承担的电流量,以此大大降低风机轴承受到的损伤。
经查询FAG轴承手册,该一次风机原设计轴承FAG6232动载荷为200kN,静载荷为204kN,而FAG7232轴承的动载荷为236kN,静载荷为280kN,均大于原设计轴承载荷,因此如果一次风机轴承再出现异常,建议将风机电机侧轴承更换为7232BC3M轴承。
本文对某电厂锅炉B一次风机轴承出现的问题进行了分析,同时对其他辅机设备做了类似整改,建立了规范的监测系统和巡检制度,目前已有效解决了一次风机及其他转机轴承故障频发的问题。
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