李翔

摘 要：在熱電廠的電力機(jī)組運(yùn)行過程中，鍋爐輔機(jī)發(fā)揮著重要的作用。而抽出和吸取鍋爐內(nèi)的多余煙氣，保證爐膛內(nèi)的壓力從而促使火焰的穩(wěn)定燃燒是吸風(fēng)機(jī)的主要工作，同時(shí)吸風(fēng)機(jī)也是鍋爐輔機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵組成部分。文章淺析如何選擇傳動(dòng)機(jī)組潤滑劑和軸承參數(shù)來避免吸風(fēng)機(jī)軸承常見的燒損事故，通過數(shù)據(jù)來計(jì)算和考量吸風(fēng)機(jī)傳動(dòng)組的改善。

關(guān)鍵詞：吸風(fēng)機(jī)軸承；軸承潤滑；軸承燒損；燒瓦；故障；軸承游隙值

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）11-0106-02

所謂軸承燒損在專業(yè)術(shù)語中叫做“燒瓦”現(xiàn)象，燒瓦現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在熱電廠中，它是由于機(jī)組風(fēng)機(jī)中軸承軸頸與軸瓦之間由于潤滑不足或者間隙過小而造成的。出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象后的軸承，其軸頸表面會出現(xiàn)嚴(yán)重的擦傷和劃痕，隨后氧化并燒成至藍(lán)色。在熱電廠高爐大修期間，吸風(fēng)機(jī)的大軸、軸承、軸承座等傳動(dòng)組設(shè)備出現(xiàn)軸承燒瓦事故是十分常見的現(xiàn)象。所以為了減少甚至避免燒瓦現(xiàn)象的發(fā)生，必須要從風(fēng)機(jī)機(jī)組的軸承結(jié)構(gòu)、潤滑情況、冷卻方式和軸承參數(shù)等多方面對軸承溫升的原因進(jìn)行分析，最終保證設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。

1 吸風(fēng)機(jī)軸承的摩擦

以雙列調(diào)心球面滾子吸風(fēng)機(jī)軸承為例，它是一種滾動(dòng)軸承，在其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會出現(xiàn)兩種摩擦形式，即滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦。產(chǎn)生這兩種摩擦的原因就是因?yàn)闈L動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)是由內(nèi)外座圈、保持架和滾動(dòng)體的組成而造成的。當(dāng)吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，它的軸承會受到來自垂直徑向的荷載，受到荷載的滾動(dòng)體在內(nèi)圈座的帶動(dòng)下會產(chǎn)生純滾動(dòng)，而純滾動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦就是滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所發(fā)生的滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦發(fā)生時(shí)，軸承的內(nèi)外圈座會與滾動(dòng)體接觸處的線性速度所一致，為rω。其中r是指軸徑的半徑，ω是指軸頸旋轉(zhuǎn)的角速度。但是因?yàn)檩S承一般是采用了經(jīng)過熱處理淬硬的軸承鋼加工制造，所以這部分滾動(dòng)摩擦系數(shù)會非常之小，相應(yīng)的純滾動(dòng)的摩擦阻力力矩M1也會很小。在潤滑方面，傳動(dòng)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)其荷載的增加會使?jié)L動(dòng)軸承所承受的荷載接觸面積逐漸減小，從而導(dǎo)致每個(gè)時(shí)刻的軸承都處于高應(yīng)力和高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行。如果在此時(shí)加入潤滑油脂，那么必然會受到軸承運(yùn)行高接觸應(yīng)力的擠壓，從而導(dǎo)致潤滑油膜的厚度變化。雖然潤滑油膜只要在一定的厚度條件下就能最大限度的保證滾動(dòng)軸承的潤滑性能，但是當(dāng)潤滑油膜的厚度在荷載壓力下發(fā)生變化變薄后，滾動(dòng)軸承的運(yùn)行狀態(tài)就會因?yàn)闈櫥瑺顟B(tài)的下降而變得不良，經(jīng)過反復(fù)滾動(dòng)摩擦，久而久之，就會造成軸承的磨損、發(fā)熱、最終導(dǎo)致燒瓦現(xiàn)象的出現(xiàn)。

相比較而言，滑動(dòng)摩擦是保持架與滾動(dòng)體之間的一種滑動(dòng)摩擦，它屬于非承載滾動(dòng)體與座圈之間的滑動(dòng)摩擦。當(dāng)滾動(dòng)體與座圈之間存在縫隙，不能緊密接觸時(shí)，就會發(fā)生滾動(dòng)體與內(nèi)座圈的線速度不同，促使他們之間產(chǎn)生相對滑動(dòng)，這種相對滑動(dòng)就會產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦阻力，我們把它稱為F1。滾動(dòng)體在圍繞軸頸中心公轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生離心力，這會讓滾動(dòng)體在公轉(zhuǎn)時(shí)與外座圈相接觸，使得滾動(dòng)和滑動(dòng)兩種力同時(shí)作用，此時(shí)所產(chǎn)生的摩擦阻力矩M2和滑動(dòng)摩擦力F2都會很小，但是F2會隨著離心力與滾動(dòng)體公轉(zhuǎn)線速度的乘積Pv值的增大而增大。另外還有滾動(dòng)體與保持架之間所產(chǎn)生的摩擦F3，這部分摩擦產(chǎn)生于保持架自身重力作用下的滑動(dòng)摩擦阻力。所以總體來看，軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需要的阻力矩和阻力有F=F1+F2+F3。它們都體現(xiàn)了潤滑油對于機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的合理性，提醒軸承在安裝時(shí)要保證一定的間隙，防止反復(fù)摩擦所造成的永久磨損，甚至燒損。

2 軸承的潤滑方式

選擇適當(dāng)?shù)臐櫥椭湍軌驕p小軸承運(yùn)行所帶來的磨損。一般來說軸承的潤滑方式有兩類：潤滑油和潤滑脂。熱電廠在選用潤滑方式時(shí)要遵循一定的要點(diǎn)，這些要點(diǎn)是根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況而決定的。

①當(dāng)機(jī)組處于高溫高速條件下工作時(shí)，它的軸承要用潤滑油，這主要是因?yàn)闈櫥偷哪Σ料禂?shù)很小，能夠迅速冷卻和清洗高溫狀態(tài)下的軸承，但也要注意潤滑油的滲漏問題。

②軸承的潤滑方式也要滿足工況要求。即使使用了潤滑油脂也不能放任吸風(fēng)機(jī)的超轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行，因?yàn)闊o論哪種類型的潤滑油脂，它的前提條件都是要求軸承在合理和標(biāo)準(zhǔn)的工作轉(zhuǎn)數(shù)及工作負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，我們用兩種方法來衡量軸承是否合理運(yùn)行，其一是軸承的dn值，其二就是軸承的極限轉(zhuǎn)數(shù)，見表1。

從表1可以看出，例如調(diào)心滾子軸承的dn值，其在使用潤滑脂時(shí)dn值為160 000，而在使用油浴潤滑時(shí)其dn值為250 000。

一般情況下，調(diào)心滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速為潤滑脂情況下760 r/min，潤滑油情況下為1 000 r/min，但是它的實(shí)際轉(zhuǎn)速在880 r/min，也就是說其軸承的工作轉(zhuǎn)速必須低于極限轉(zhuǎn)速，所以根據(jù)不同的極限轉(zhuǎn)速和軸承允許dn值，可以判斷吸風(fēng)機(jī)軸承的潤滑系統(tǒng)需要使用怎樣的潤滑方式。

3 軸承的游隙選擇

要增大軸承的使用壽命，軸承的游隙值選擇很重要。軸承標(biāo)準(zhǔn)所給出的原始游隙值不同于實(shí)際安裝的徑向游隙值，要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置。一些鍋爐輔機(jī)的吸風(fēng)機(jī)使用了緊配合的方式，這種配合緊力會控制在0.01～0.02 m的范圍內(nèi)，以過盈量為標(biāo)準(zhǔn)裝于軸承座或軸承上。而我們所說的實(shí)際游隙值不同于原始游隙值就是因?yàn)闄C(jī)組軸承的內(nèi)外圈發(fā)生膨脹和收縮，內(nèi)外圈度變化不同而造成的。所以在軸承運(yùn)行時(shí)，內(nèi)外圈度的變化會促使游隙值不斷變化，此時(shí)的游隙值被稱為實(shí)際工作游隙。另外，對游隙值產(chǎn)生影響的因素還有軸承在經(jīng)受荷載時(shí)所發(fā)生的彈性形變，可以說，原始游隙值減去上述種種影響因素就是真正的實(shí)際有效游隙值。軸承的實(shí)際有效游隙值影響著軸承的壽命，因?yàn)樗鼪Q定了軸承是否會產(chǎn)生磨損甚至導(dǎo)致燒損事故，有效游隙值與軸承的使用壽命關(guān)系如圖1所示。

由圖1的曲線關(guān)系我們可以看到，當(dāng)有效游隙值剛剛處于負(fù)值時(shí)，吸風(fēng)機(jī)軸承的壽命處于最佳狀態(tài)。當(dāng)負(fù)值逐漸變大時(shí)，軸承的壽命呈現(xiàn)直線下降的趨勢，這表明軸承的摩擦大幅增大，溫度也急劇升高。所以在熱電廠中，有效游隙值都會選擇大于0的參數(shù)值，進(jìn)而對有效游隙值進(jìn)行進(jìn)一步的估算。

3.1 游隙值的估算

使用緊配合的方式來進(jìn)行徑向游隙減少量的估算，首先要了解徑向游隙會因?yàn)閮?nèi)圈滾道擴(kuò)張和外圈滾道收縮而不斷減少。

如果設(shè)置內(nèi)圈的擴(kuò)張量為△i，那么它的安裝鋼制實(shí)心軸就是：

△i=w·（d/h）

式中：

w為實(shí)際的有效過盈量，？滋m；

d為軸承的公稱內(nèi)徑，mm；

h為過盈量減少后內(nèi)圈的直徑，mm。

如果設(shè)置外圈滾道的收縮量為△e，那么外圈安裝到鋼制實(shí)體外殼中時(shí)：

△e=W·H/D。

式中：

D為軸承的公稱外徑，mm；

H為過盈量減少后外圈的直徑，mm。

考慮到摩擦?xí)疠S承的發(fā)熱，所以要進(jìn)行人為冷卻保證內(nèi)外圈的溫差在5～10 ℃。為了使內(nèi)外圈的溫差熱膨脹量不同，要將工作游隙值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其比安裝時(shí)的徑向游隙值更小，而內(nèi)外圈的溫差最大可以達(dá)到15～20 ℃。

3.2 軸承徑向游隙的選擇

軸承在安裝時(shí)其原過盈配合和內(nèi)外圈的溫差所造成的徑向游隙減小量應(yīng)該遵循兩個(gè)原則，才能保證軸承工作時(shí)具有足夠的有效游隙。

①在過盈量不大且沒有重要異熱影響軸承套圈溫差的情況下，可以選擇基本游隙來作為軸承的工作游隙值。

②當(dāng)有溫度較高的外來異熱時(shí)，配合較大過盈量，需要降低摩擦力矩，從而改善調(diào)心性能。

此時(shí)可以選擇大于0組的輔助游隙來促進(jìn)軸承的良性運(yùn)行?？偟膩碚f，有效游隙值是一個(gè)大于理論最佳游隙值的最小游隙值，它不但能夠提高軸承的精度等級，也可以通過實(shí)際機(jī)組運(yùn)行來反映出軸承的過熱現(xiàn)象，從而避免吸風(fēng)機(jī)發(fā)生軸承燒損現(xiàn)象。

4 結(jié) 語

除此之外，振動(dòng)也會引起吸風(fēng)機(jī)軸承的溫度過高最終導(dǎo)致燒損事故。此時(shí)應(yīng)該從轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的軸承、軸系、磁力線中心等方面找原因進(jìn)行處理。如果從常規(guī)的機(jī)械和結(jié)構(gòu)分析找不到原因的話，就應(yīng)該從軸承的潤滑原理來考慮分析，從根本上解決軸承溫度過高的問題。在找到引起軸承燒損的原因后，選擇優(yōu)質(zhì)軸承，提高軸承精度，為吸風(fēng)機(jī)的機(jī)組運(yùn)行營造一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境。

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