4月2日~4月5日对电机轴瓦解体检查,发现2台电机端外侧和风机端外侧轴瓦均有磨瓦现象,但内侧没有磨瓦现象。同时发现油挡附近轴颈处油润滑明显不足。对瓦面作刮瓦处理试转,当温度达到56~60℃后,瓦温快速攀升。前后试运转达11次,每次情况都差不多。解瓦检查发现,瓦面痕迹一致。加大冷却油量后,不再烧瓦,但温度仍然升至62℃,并且随着气温的波动而波动。整个过程中,2台风机轴系振动很好,最大振动均为1丝左右。
2 原因分析打开轴瓦对轴承进行了仔细检查,如压力角、间隙、椭圆度等,甲、乙侧引风机电机轴承检查数据见表2。所有数据都符合规范和厂家技术要求,可以排除安装不当的原因。 由于2台引风机轴系轴向、水平、垂直方向振动都很小,所以排除了轴系不对中、磁力线中心、电机基础等问题。瓦面没有被电击的痕迹,所以也排除了轴承座绝缘不够和转子磁通量轴向分布不均等原因。2台风机为同一批产品,且烧瓦发生的过程和症状非常相似,所以初步认定故障原因是一致的。由这2台引风机电机轴瓦温升高直至烧瓦整个过程,通过对原始记录的数据资料进行分析,初步判断故障是由于甩油环转动带上来的油量太少,在下瓦压力角内无法形成和保持一定厚度的油膜,导致轴颈与轴瓦接触摩擦。瓦温、油温升高后,润滑油的黏度下降,加剧了油膜的破坏,直至轴瓦与轴颈摩擦,温度急剧升高。当温度达到某一临界数值时,油膜承压能力低于轴颈压力,由此将引起恶性循环,导致轴瓦温度快速攀升。加大润滑冷却油量后,润滑油位高于轴瓦下瓦面,这虽然缓解了油膜的破坏,在一定程度上避免了轴与轴瓦的直接接触,但是此时的平衡温度达到62℃,是一种高位平衡,轴承运行风险太大。
3 改进措施(1) 更换润滑油。用46号机械油代替46号透平油,目的是为了提高润滑油的黏度,使得在甩油环转动时可以带上更多的油。但高温时,机械油黏度的下降程度比透平油大。但是试验证明,效果并不明显。
(2) 对轴瓦进口油囊作加深处理。在出油侧增加出油油囊,在瓦面开网状油槽,目的是为了加大轴润滑冷却油的循环速度。上述措施没有起到决定性作用。
(3) 对甩油环进行改进。在粗糙甩油面内侧开浅斜槽,在甩油环侧面加开几条浅油槽。该措施同时带来了正、负两方面的效应。正面作用是有利于甩油环在转动过程中储油,使得带油量增加。负面作用是油槽加深,出油量相对于带油量的比重下降。
(4) 加大润滑油量。将油位实际高度达到下瓦面以下(图纸要求下瓦的2/3高度),这样虽然缓解了油膜破坏,但油位太高,以致局部换热效果变差,平衡时温度太高,风险加大。
(5) 在油室内加设盘管式水冷却装置。该方法相对比较简易方便。但是由于油室结构特殊,且增加冷却装置将相对减少油室中的油量,如果发生冷却水效率降低或者上层油温升高现象(冷却只能针对下层油),温度就不能很好控制。现场实施效果表明,实施上述多种措施后的效果并不明显,以上方法不能够从根本上解决轴瓦温度过高的问题。在这种情况下,只有改变润滑冷却方式,才能达到轴瓦降温的目的。在对问题进行分析的基础上,决定采用电机轴承外循环冷却装置。改进前、后轴瓦结构图,分别见图1、图2。电机用外循环润滑系统见图3。尽管增加了投资,但有效地增加了散热量和润滑流量。在选择油循环的路径上,采用进油(冷油)喷淋,油室高位油溢流回油的方案。在电机轴承外部加装一套循环润滑油系统,供2台电机4个轴瓦用。甩油环仍然保留,在每个轴承上瓦靠进油侧装1根Dg15的进油管,安装1个Dg15的阀门,以便调节进油量的大小,0.2MPa压力对轴颈直接喷淋。每个轴瓦约有4L/min的润滑油流经瓦面,充足的油量形成一定的油膜,确保摩擦面处于液体摩擦状态,并及时带走轴承产生的热量。用轴承座的预留接口做回油接口(管径为Dg50),使油室仍然保持原有的油位高度。当外循环装置发生故障或断电,导致短时间意外事故发生时,甩油环仍然可以向轴瓦供油。值班人员发现瓦温上升快,温度高等异常情况后,可以及时处理,采取措施以避免烧瓦事故的发生。 为确认电机轴承外循环冷却装置的可靠性,装置装好后,将6号锅炉的一次风机、送风、密封风机和引风机全部启动,按照设备的额定工况进行满负荷运行,运行48h,整个过程中最高温度始终保持在37℃左右,说明上述方案起到了很好效果。
4 结论 引起轴瓦温度升高的原因很多。如果是由振动引起的,可以从转子动平衡、轴系找中心、基础刚度、磁力线中心等方面处理。如果是由于传热等问题引起的温度升高而导致烧瓦时,仅从机械和结构上分析,往往不易寻找出根本原因,这时必须从润滑原理上分析,寻找原因,从根本上解决轴承温度高的问题。我们通过加装一套强制外循环冷却装置,改进了轴瓦冷却和润滑方式,有效地解决了轴瓦温度高的缺陷。
轴承寿命强化试验前景乐观诚然,要实施快速轴承寿命试验,必须要有相应的轴承寿命强化试验机,沿用传统的ZS型轴承寿命试验机“大马拉小车”式进行RET也能取得某种程度的成功。但是,由于承载能力、结构强度、系统刚性等技术参数所限,快速程度远不能到位。中国轴承行业最早对轴承寿命强化试验也心存疑虑,直到上世纪90年代中期,随着对外开放和交流的深入,德国大众汽车轴承质量评估强化试验的引入,这一问题才得以解决。但强化试验机短缺这一影响快速试验应用发展的瓶颈依然存在。对这一方面问题的研究仍然比较缺乏。
轴承信息港营管部获悉:ABLT型系列轴承寿命强化试验机是我国自行设计研制,具有完全自主知识产权的新型寿命机,而滚动轴承寿命强化试验系统技术(A2BLT+F2AST)(Automatic Accelerated Bearing Life Tester & Fast Failure Analysis System Technology)方法研究就是解决这一难题的硬件和软件总成。在原机械部机械工业发展基金,浙江省自然科学基金资助成果基础上,杭州轴承试验研究中心一方面在硬件上研制成功了ABLT-1及ABLT-1A型寿命强化试验机,进一步开发A2BLT寿命强化试验机,并使ABLT型寿命试验机系列化。相继开发了ABLT-2、ABLT-3、ABLT-4、ABLT-5型寿命强化试验机。另一方面在软件上,进一步研究滚动轴承快速失效分析系统技术。包括快速失效诊断技术,快速失效分析技术,快速失效处理技术三大方面。经过十余年的持续改进,从ABLT-1到A2BLT,ABLT系列强化试验系统技术已日臻完善,并逐步得到国内外轴承公司及其用户认可,并有100余家轴承大公司及其用户选购了ABLT系列轴承强化试验机。