锅炉一次风机故障原因分析

付忠礼

(河南神马尼龙化工公司，河南 平顶山 467000)

1 问题的提出

河南神马尼龙化工公司自备电厂130 t/h循环流化床锅炉一次风机是1台A类重要设备，它的作用是向锅炉运行提供有效送风，它是锅炉的三大风机之一，其主要性能参数为:型号，SFGl30－INO.18F，左90°; 体积流量，100 600 m3/h;全压，20 056 Pa;转速，1450 r/min。

自该风机安装试车以来，一直不能正常运行，主要是轴承温度高，启动时振动大。第1次试车时，进气侧(北侧)轴承温度急剧升高，后经调整，将该轴承安装压紧量调整为间隙。再次试车后，北侧轴承温度DCS盘显示为48℃左右，但电机侧(南侧)轴承温度上升，在温度很高的情况下，试运行一段时间，温度极不稳定，有时急剧上升，造成多次紧急停炉。有时仅能平稳运行几天且风机流量不能超过80 t/h，若超过此值轴承温度就会严重上升。虽然轴承检修多次，均未能彻底解决问题，严重影响了该公司的正常生产。

2 原因分析

根据离心式风机的结构特点和现状，对轴承温度高的原因进行了初步分析，笔者认为该风机轴向力过大，而该型号轴承允许的轴向力太小，不能适应该工况下设备运行的需要。

(1)在离心式风机运行时，转子上往往会产生一个相当大的轴向力，如果轴向力较大，则完全由轴承承担，将会影响轴承的寿命，严重时会使轴承烧毁，进一步引起转子过大的轴向窜动，使转子和固定元件发生碰撞，其结果是造成机器损坏。

(2)该风机第1次试车后，再次调整安装尺寸，由原来的北侧轴承温度升高变为南侧轴承温度升高，其主要原因是调整前轴向力由北侧轴承承担，调整后北侧轴承压紧量变为间隙，可滑动，轴向力改为南侧轴承承担。

(3)每当提高该风机运行负荷时温度就会上升，它与提负荷时轴向力变大有关。

(4)在多次检修过程中，轴承各种安装数据和质量均符合生产厂商的要求。

3 计算分析

3.1 轴向力产生的原因

产生轴向力主要有2个原因:一是由于叶轮两侧间隙内气体压力分布不对称，使作用在叶轮两侧的力不平衡，产生轴向力F1;二是由于气体以一定速度沿轴向进入叶轮，而后又改为径向流入叶道，气流速度大小和方向的改变使气体对叶轮作用一个轴向动压力F2，它与F1的方向相反。

由于空气密度小，气体轴向流动产生的附加轴向力F2所占比例不大，可以忽略不计，故轴向力为

式中:di为叶轮入口直径;dm为叶轮背侧流道直径;p2为背压;p0为叶轮入口压力。

3.2 引风机轴向力计算比较

130 t/h锅炉一次风机、二次风机、引风机轴向力计算比较见表1。

表1 引风机轴向力计算比较

3.3 现用轴承允许的轴向载荷

3.3.1 轴承的当量动负荷

根据轴承工作时数和负荷公式

式中:L10h为使用寿命;￡为寿命指数(滚子轴承￡=10/3);n为转速;F为当量动负荷;C为基本额定负荷。

查轴承数据并计算，其结果见表2。

表2 轴承数据计算结果

3.3.2 轴承允许的轴向载荷

由于3台风机理论上主要承受径向力，采取下式计算轴承允许最大轴向力，求得

式中，e，Y1为动载系数，Fzh为轴承允许最大轴向力。

代入数据求得计算结果，轴承允许最大轴向力的计算结果见表3。

表3 轴承允许最大轴向力的计算结果

3.4 轴承选用数值比较及结论

轴承选用数值比较及结论见表4。

表4 轴承选用数值比较及结论

4 轴向力过大的解决办法

4.1 设置平衡盘

由于平衡盘的外缘与风机蜗壳之间有迷宫密封，使平衡盘两侧保持压差，产生了一个与转子的轴向力方向相反的平衡力。在确定平衡盘尺寸时，不能使转子上的轴向力完全被平衡掉。设置平衡盘需要对轴进行有关的数据校核，同时要考虑平衡盘安装方式，它的优点是可从根本上解决轴向力过大的问题。

4.2 增加轴承润滑油冷却系统

增加轴承润滑油冷却系统的方法在前期风机维持运行时得到了应用，效果良好。在实际轴向力与轴承允许轴向力值接近时，将其热量及时带走，该方法简单，及时维持了风机运行，保证了锅炉的生产，但不能从根本上解决轴向力过大的问题，需要一直面对轴承温度及振动突然变化及锅炉负荷提高的难题。

4.3 更换轴承

该方法的特点是需更换轴承、轴承座和主轴，其缺点是:

(1)不能从根本上解决轴向力过大的问题。

(2)投资较大，相当于更换一个风机。

5 结论

通过以上分析和计算，130 t/h循环流化床锅炉一次风机的问题在于轴向力过大，设计时没有计算好轴向力的平衡，以致轴承选型不当，解决这一问题的方法应根据本文第4章节慎重选择。河南神马尼龙化工公司采用该方法坚持运行了10个月后，对风机重新进行了设计更换，目前运行状况良好。

［1］朱有庭.化工设备设计手册［M］.北京:化学工业出版社，2005.

［2］祝燮权.实用五金手册［M］.7版.上海:上海科学技术出版社，2006.