某電廠鍋爐B一次風機軸承損壞原因分析及其預防措施

曾小立

(湛江電力有限公司,廣東湛江524000)

關鍵詞:

1設備概述

某電廠鍋爐B一次風機使用的是上海鼓風機廠生產的2008/1060型單吸懸臂支承離心式風機,風機流量229464m3/h,風機全壓17277Pa,風機轉速1480r/min。配套使用的電機由湘潭電機廠生產,型號STMKK450-4L,電機功率l400kw,電機電壓6000V,額定電流183.4A。

2事件經過

運行人員于20l7年8月l8日檢查發(fā)現,鍋爐B一次風機軸承箱出現輕微異響,并對軸承各方向進行振動和溫度監(jiān)測,測出軸承振動最高達l0μm,軸承溫度為52℃,未發(fā)現其他異常。考慮到設備振動和溫度并無異常,暫時觀察運行。20l7-08-20T06:00,該一次風機前軸承溫度為53.4℃,后軸承溫度為46.7℃,隨后前軸承溫度緩慢上升,此時機組負荷、一次風機導葉開度和電流均未發(fā)生變化。07:26前軸承溫度快速上升并高達ll0℃,后軸承溫度達50.7℃。運行值班人員迅速降低鍋爐負荷,同時降低該風機出力,停運該一次風機。

3檢查情況

該風機出現故障停運后,檢修人員隨即開展搶修工作,對鍋爐B一次風機軸承箱進行解體。檢查發(fā)現,風機前端軸承在軸上卡死,未發(fā)現軸承有跑圈現象。軸承解體后外觀可見內外環(huán)嚴重剝落、滾珠體破裂,保持架出現磨損,同時前端軸承座內發(fā)現較多從軸承上剝落下的金屬,鱗片狀、呈銳邊,面積較大且較厚,后端軸承除保持架有輕微磨損外,未發(fā)現其他異常。將前端軸承破裂的滾珠體送金屬檢驗組做光譜檢測分析,只是判斷該滾珠體材料為GCr15,并未得出輔助分析滾珠體損壞原因的有效結論。軸承箱解體后,發(fā)現潤滑油(46號抗體磨液壓油)外觀呈炭灰色,油中含有大量銅粉和金屬屑。油樣化驗水分和黏度均合格,油樣顏色呈炭灰色可能是高溫碳化所致。

4原因分析

(1)2015年11月,該風機大修時更換了前、后軸承,設備運行至2017年7月底,溫度及振動均保持在正常范圍。該風機故障前,最后一次振動頻譜采集為2017年7月27日。此前該風機前端軸承振動頻譜各頻率成分基本正常,且各頻率幅值均無明顯上升趨勢。值得一提的是,該風機自大修以來,風機前軸承振動頻譜中存在后軸承外環(huán)故障頻率(115.9Hz)及其諧波頻率。但是該頻率幅值較低,且peakvue波形峰值也很低,即使軸承外環(huán)有故障,也是早期故障,因此風機軸承解體后只發(fā)現前端軸承損壞,后端軸承除保持架有輕微磨損外從外觀上并未發(fā)現有其他異常。(2)由于8月份尚未開始進行系統的振動頻譜采集,故未能采集到故障前的振動頻譜。考慮到正常的軸承故障發(fā)展一般會經歷四個階段,且持續(xù)時間會比較長,而該軸承從7月27日至8月20日短短二十幾天就出現嚴重損壞的現象,并非是正常的軸承磨損發(fā)展過程。(3)將該風機軸承箱的潤滑油送化驗班進行化驗,油中水分和黏度均合格,而油樣顏色呈炭灰色可能為高溫碳化所致,至于油中所含大量金屬屑和銅粉則是由于前端軸承嚴重磨損所致。初步可以排除潤滑油本身的問題。(4)風機前端軸承溫度異常上升的過程中,機組負荷穩(wěn)定、風機導葉開度和電流均未變化,說明軸承損壞跟運行工況無直接關系,軸承并未承受過大的沖擊負荷。(5)初步分析認為前端軸承故障主要是8月份才開始發(fā)展,至8月20日凌晨內圈滾道首先出現疲勞剝落現象,軸承出現異常響聲。隨著滾珠不斷和滾道的脫皮區(qū)域接觸,造成所有的滾珠均存在大小不均的凹坑和磨痕,進一步導致外環(huán)出現剝落和凹坑,此時軸承溫度出現明顯上升,軸承受熱膨脹,游隙減小,摩擦接觸面變大,摩擦產生的熱量增加,導致軸承溫度進一步上升,游隙進而消失。游隙消失后,滾珠體喪失了滾動能力,滾珠產生滑移,致使部分滾珠碎裂,同時因摩擦產生的熱量劇增,使?jié)L動軸承溫度急劇上升,最終軸承抱死。此外潤滑油發(fā)生炭化、潤滑條件惡化也同樣增大了滾珠體滑移的摩擦系數,進一步導致了軸承溫度上升。(6)綜合分析該鍋爐B一次風機前端軸承損壞主要是由于軸承出現疲勞磨損失效所致。認為該軸承可能存在制造工藝問題,可能為熱處理不當。(7)此外,針對該廠鍋爐一次風機曾反復出現多次軸承損壞的問題,咨詢該風機廠家并分析反饋,經生產設計部門進行反復核算,軸承設計不存在缺陷,從所提供的資料判斷滾珠與滾道是由于疲勞失效產生脫皮剝落,這種現象通常是軸承質量問題造成的,因此有必要對軸承質量進行確認。設計部門建議如果改造電機側可以采用配對7232BC3M軸承。

5暴露問題

(1)軸承質量驗收專業(yè)性不夠,沒有對新軸承的材質及硬度等性能進行檢測,軸承運行才一年半,軸承即出現嚴重損壞,離設計壽命相差太遠。(2)對重要輔機潤滑油的監(jiān)督力度不夠,一次風機軸承潤滑油未列入定期取樣化驗項目,不能有效監(jiān)測軸承的磨損情況。(3)各部門之間信息溝通不暢,發(fā)現異常情況后未能及時向其他部門反饋交流,致使未能有效判斷軸承故障的嚴重程度。

6糾正及預防措施

6.1嚴把采購驗收關

在風機軸承采購過程中,采購人員要嚴格按照規(guī)定要求進行采購,盡量選擇大品牌、可靠性強的軸承,在保證軸承質量與使用壽命的前提條件下,再考慮經濟性,以有效降低風機軸承的故障發(fā)生率,保證軸承的正常運行,從而保障電廠運轉的正常進行。

6.2重視風機軸承的運行維護與管理

風機軸承的運行情況與使用壽命深受溫度因素的影響,工作人員要重視風機軸承運行過程中的冷卻工作,以有效控制風機軸承運行過程中溫度的上升幅度,尤其是夏季高溫天氣時,可臨時安裝冷卻風扇,避免電機熱風直吹軸承,導致風機軸承溫度明顯上升,加重風機軸承的受損程度。如果經濟條件允許的話,電機風冷器可換成水冷器,或者是將水冷降溫裝置直接安裝于軸承座上。在風機軸承正常運轉的過程中,需加強重要輔機的潤滑油監(jiān)測,將此類重要設備的潤滑油列入定期取樣化驗項目,重點化驗在用油的水分、黏度以及顆粒度等指標。而不同的季節(jié),風機軸承運轉時潤滑油的補充間隔天數均不相同,例如:冬天時,風機軸承正常運行20d后,工作人員需嚴格按照規(guī)定要求進行潤滑油的補充:夏天時,風機軸承正常運轉10d后,工作人員需按規(guī)定補充潤滑油。而在風機軸承運行過程中,一旦出現溫度異?；蛘呤俏⑿≌駝拥惹闆r時,工作人員需給予重視,并針對上述異常情況進行詳細分析,以明確導致異常狀況的原因,制定有效的解決措施,避免風機軸承受到更大的損傷。

6.3重視日常巡查,以保證風機軸承的正常運行

在風機軸承運行的日常巡視過程中,工作人員需注意提高風機軸承運行的巡檢質量,并詳細記錄風機軸承日常運行的數據資料。例如:檢修班組每天均需在固定時間進行巡檢,每次巡檢時需記錄相關數據,如振動、溫度等。對于此類重要設備應縮短精密點檢周期,由原來的每月1次縮短為每月2次,通過縮短重要設備的檢修周期來保障重要設備的正常運行,一旦發(fā)現重要設備運行中存在異常情況,需立即上報,并迅速采取應急措施進行處理,以有效降低重要設備異常情況造成的不良影響,縮短重要設備的停運時間。

6.4加強轉動設備的檢修質量驗收

對于各轉動機械數據一定要在規(guī)定范圍內,防止因軸承檢修安裝配合間隙調整不當,聯軸器中心不正等引起的振動過大:安裝軸承時禁止暴力敲打軸承,防止損壞軸承。工作人員需想方設法降低高壓變頻器電源產生的影響,針對高壓變頻器的輸入電纜與輸出電纜可通過屏蔽層兩端接地、屏蔽電纜等措施進行有效控制,從而有效降低由電機向大地流入的高次諧波電流量,大大減少風機軸承所承擔的電流量,以此有效降低風機軸承受到的損傷。

6.5更換軸承

經查詢FAG軸承手冊,該一次風機原設計軸承FAG6232動載荷為200kN,靜載荷為204kN,而FAG7232軸承的動載荷為236kN,靜載荷為280kN,均大于原設計軸承載荷,因此如果一次風機軸承再出現異常,建議將風機電機側軸承更換為7232BC3M軸承。

7結語

本文對某電廠鍋爐B一次風機軸承出現的問題進行了分析,同時對其他輔機設備進行了類似整改,建立了規(guī)范的監(jiān)測系統和巡檢制度,目前已有效解決了一次風機及其他轉機軸承故障頻發(fā)的問題。