大型风机轴承快速冷却装置在实践中的应用

袁峰,杨勇

大型风机轴承快速冷却装置在实践中的应用

袁峰,杨勇

（武钢能源总厂，湖北武汉430083）

为彻底解决锅炉引风机轴承温度高的问题，设计了一套大型风机轴承分配式环形冷却装置，可以在不停风机的情况下对风机轴承进行冷却，大大减少了停炉次数。

锅炉引风机；冷却；分配式环形冷却装置

1 引言

锅炉的引风机和送风机是锅炉燃烧系统送风和排烟的重要辅助设备，为保证锅炉安全运行，武钢的燃气锅炉多为负压锅炉，即向外抽风的引风机功率高于向内送风的送风机功率2倍以上，在炉膛内形成强大负压，以保证锅炉安全。一旦引风机出现故障，锅炉内部压力瞬间由负压转正压，炉火瞬间冲出炉膛，轻则伤害巡检人员，重则造成锅炉爆炸，引起群死群伤的恶性事故。因此，引风机安全运行是锅炉保产的关键。

热力厂焦耐电站有23台燃气锅炉，一般配备Y4－73－11大型引风机，额定风量240000 m3/h。叶轮和电动机之间用空心管轴和联轴器挠性连接空心轴放于护轴套筒内，可避免介质的冲刷和烘烤。转子运行时，径向负荷由圆柱滚子轴承承担，轴向负荷由角接触滚珠轴承支承。滚动轴承用油脂从外侧通过两个加油脂管注入进行润滑。剩余油脂漏入一排泄管排出。由于安全运行的要求：引风机轴承温度正常应在60～70℃范围，轴承温度90℃报警，100℃跳闸，当轴承温度超过70℃时，每升高15℃时加油脂周期缩短一半。当发现轴承温度超过正常温度，经检查和调整未发现异常应及早停止风机进行检查处理。当风机轴承温度超过100℃保护未动作应手动停止风机运行。

但引风机运行时由于引风机输送的是高温烟气，而轴承箱又布置在风机内部。高温烟气对轴承进行传热，所以引风机轴承温度要高出送风机轴承温度20℃左右。特别是在夏季大负荷期间，严重地影响了机组的安全稳定运行。轴承温度高还会造成控制油温度升高，使动叶可调头密封件老化加重，缩短动叶可调头的使用寿命，为防止引风机发生事故，热力厂经常被迫停炉，给武钢的整体煤气平衡和3.5 MPa蒸汽供应带来极大困扰。

为了彻底解决引风机轴承超温这一重大隐患，我们经过不断摸索，在国内独家设计了一套大型风机轴承分配式环形冷却装置，可以在不停风机的情况下对风机轴承进行冷却，使超温现象得到了基本控制，大大减少了停炉次数，保障了武钢的整体煤气平衡和3.5 MPa蒸汽供应。（该技术已获批国家专利，专利号：201220706159）

2 引风机轴承温度超温的原因

引风机轴承由于高速旋转和摩擦及内部质量等原因，发热和高温几乎不可避免，轴承温度超温一般由以下原因造成；

(1)高温烟气对轴承进行传热；

(2)夏季时，露天环境温度高再加上阳光暴晒，使轴承散热不畅；

(3)轴承本身存在故障:

（a）轴承润滑故障，如轴承干磨等；

（b）滚动轴承的内套与轴或外套与轴承座之间的紧力不够，发生跑套现象，使轴与内套或外套与轴承之间产生相对运动而磨擦发热；

（c）轴承间隙过小或不均匀，滚动轴承部件表面裂纹、破损、剥落等破坏润滑的稳定性和均匀性，使轴承发热。

（d）轴承因振动而承受冲击负载，严重时影响润滑膜的稳定，使轴承发热。

（e）轴承冷却水量不足或中断，影响热量的散发，使轴承温度升高，另外油脂加的过多，也会影响热量的散发，而使轴承温度升高。

经我们观察统计：夏季引风机轴承温度超温主要是高温烟气对轴承进行传热，且夏季露天环境温度高再加上阳光暴晒，使轴承散热不畅造成，因此，夏季引风机轴承温度超温难以避免，要控制其超温故障，就必须对引风机轴承进行快速和有效地冷却。

3 防止引风机轴承温度超温的措施

要解决露天使用的大型风机轴承温度偏高问题，就必须不间断对风机轴承进行冷却。目前国内对引风机的冷却手段主要以下几个方面：

(1)利用冷却风或压缩空气对轴承箱进行冷却；

(2)控制油站油冷却器对润滑油进行冷却；

(3)利用控制油站的温度控制器调节润滑油温；

(4)利用冷却水轴承箱进行冷却。

根据武钢内部有大量廉价、丰富的压缩空气的优势（武钢氧气公司专门从事压缩空气的生产，且压缩空气管道已遍布武钢厂区），我们决定采用压缩空气对轴承箱进行冷却这种方式，具体方案是：

首先在引风机轴承处装上温度测点，并将报警信号接入控制电脑，超过70℃，在锅炉的DCS上报警，然后，引入压缩空气进入引风机旁设的冷风母管，并在现场配备压缩空气罐以保持压缩空气压力恒定，最后在每台引风机轴承处装上的四个冷风管对风机轴承进行冷却。

4 分配式环形风机轴承冷却系统

4.1 热力厂锅炉引风机轴承冷却系统

热力厂锅炉引风机轴承冷却系统见图1。

4.2 分配式环形冷却装置设计原理

在每一个风机旁，安装一个四接头分配式环形冷却装置，即在每台锅炉自备储气罐下面，加装联箱粗管，再在联箱下开4个孔，分别由阀门控制，最后通过便于移动的胶质软管将冷风引至风机的两个轴承旁环形固定。

4.3 分配式环形冷却装置使用方法

(1)在每台锅炉分总风源管下面，加装联箱粗管，再在联箱下开4个孔，分别由阀门控制，保证引风机轴承发热点较多，也可进行冷却。

(2)位于0米厂房的大型风机轴承空气冷却系统包括联箱粗管以及四个采用耐油耐温耐压材料制作的软管，各连接部位采用“快速接头”。

(3)当风机轴承出现高温时，运行人员只需将四个冷却风闸门打开，四个风管即可同时打开对风机轴承进行全方位、不间断冷却，一般在一小时内，风机轴承温度即下降至正常范围。

4.4 大型风机轴承分配式环形冷却装置使用效果

75 t锅炉引风机轴承冷却系统效果比较见表1（大气温度35℃）。由表1看出，加装分配式环形冷却装置后，可在不停风机的情况下对风机轴承进行冷却，经实测，在夏季35℃高温环境和满负荷运行的条件下，23台引风机轴承温度平均降低了20℃以上，大大减少了停炉次数，为热力厂提高发电量及确保焦化区域蒸汽稳定提供了强有力保证。

5 直接经济效益

以往锅炉风机轴承超温，往往被迫停炉检修，而每停炉一次，仅锅炉能源损耗就造成0.3万元的经济损失，再加上每小时损失的产汽量和发电量，经济损失极大，而大型风机轴承分配式环形冷却装置应用后，可以在不停风机的情况下对风机轴承进行冷却，大大减少了停炉次数，为热力厂提高发电量及确保焦化区域蒸汽稳定提供了强有力保证。

热力厂三台75t锅炉平均负荷为60 t/h产汽量，一般20 t外供，40 t用于发电，每停炉一次损失计算如下（按锅炉运行规程：停运后间隔24 h才允许开炉，因此，每次停炉至少损失48 h的运行时间）：

A、产汽损失：20t/h*24h*2天*3.312GJ/t*32元/ GJ=10.17万元

B、发电损失：8000KWH*24h*2天*0.36元/ kwh=13.82万元

即每停炉一次，直接经济损失至少约24万元。

热力厂每台75t锅炉安装大型风机轴承分配式环形冷却装置后，每年至少减少10次停炉，共避免经济损失约24万元，另外，每小时20 t的外送蒸汽还有力保证了炼铁、炼焦等主体工序的安全运行，创造了极佳的综合效益。

6 总结

夏季引风机轴承温度超温主要是高温烟气对轴承进行传热，且夏季露天环境温度高再加上阳光暴晒，使轴承散热不畅造成，因此，夏季引风机轴承温度超温难以避免，要控制其超温故障，就必须对引风机轴承进行快速和有效地冷却。

大型风机轴承分配式环形冷却装置借用外部送来的压缩空气，可以在不停风机的情况下对风机轴承进行快速冷却，使超温现象得到了基本控制，杜绝了引风机轴承夏季超温故障的发生，大大减少了停炉次数，保障了锅炉的安全运行。

[参考资料]

[1]于国强，刘维红，袁彦伟.动叶可调式轴流引风机轴承温度高的分析与控制[J].风机技术.2005年第06期.

作者简历：袁峰(1969-),男，武汉科技大学计算机软件专业本科毕业，1991年参加工作，电气主任工程师,在电站的变频控制、发电管理、锅炉节能方面有较深研究。拥有两项国家专利“一种用于电动机双通道启动的系统”（专利号：201320749163）和“用于大型风机轴承的分配式冷却装置”（专利号：201220706159）。

《冶金动力》被认定为国家首批学术期刊

最近，国家新闻出版广电总局发文，公布了经总局认定的首批学术期刊名单，《冶金动力》期刊名列其中。为规范学术期刊出版秩序，严格学术期刊出版资质，优化学术期刊出版环境，促进学术期刊健康发展，国家新闻出版广电总局从2014年6月起组织开展了学术期刊认定工作。国家学术期刊必须符合国家规定的8条规定，其中包括了出版单位资质、办刊宗旨与办刊条件、编辑人员职业资格、编委会制度和完善的审稿编辑出版工作流程、刊出文章中学术文章的比例与质量等条件。由各期刊申报，经过省级新闻出版广电局初审上报，总局组织有关专家严格审核认定，于11月中旬公示后确定了第一批学术期刊名单。

《冶金动力》多年来一直严格按照国家有关法律法规办刊，刊登文章以水电风气等动力专业学术论文为主，为我国冶金行业的技术创新与进步作出了贡献，是我国冶金行业有影响的权威性专业期刊，完全符合国家学术期刊标准要求。此次被顺利认定为国家首批公布的学术期刊后，将为今后的各项办刊工作奠定坚实基础。

Practical Application of Fast Cooling Device for the Bearings of Larger Fans

Yuan Feng,Yang Yong
(The General Energy Plant of WISCO,Wuhan,Hubei 430083,China)

To completely solve the problem of high temperature in the bearings of draft fan for boiler,a distribution-type circular cooling device for the bearings of large fan was designed,which can cool the fan bearings during constant running of the fan,greatly reducing furnace shutdowns.

draft fan for boiler;cooling;distribution type circular cooling device

TH44

B

1006-6764（2015）01-0043-03

2014-08-22