浅谈吸风机轴承烧损事故及应对策略

李翔

摘 要：在热电厂的电力机组运行过程中，锅炉辅机发挥着重要的作用。而抽出和吸取锅炉内的多余烟气，保证炉膛内的压力从而促使火焰的稳定燃烧是吸风机的主要工作，同时吸风机也是锅炉辅机能够稳定运行的关键组成部分。文章浅析如何选择传动机组润滑剂和轴承参数来避免吸风机轴承常见的烧损事故，通过数据来计算和考量吸风机传动组的改善。

关键词：吸风机轴承；轴承润滑；轴承烧损；烧瓦；故障；轴承游隙值

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）11-0106-02

所谓轴承烧损在专业术语中叫做“烧瓦”现象，烧瓦现象经常出现在热电厂中，它是由于机组风机中轴承轴颈与轴瓦之间由于润滑不足或者间隙过小而造成的。出现烧瓦现象后的轴承，其轴颈表面会出现严重的擦伤和划痕，随后氧化并烧成至蓝色。在热电厂高炉大修期间，吸风机的大轴、轴承、轴承座等传动组设备出现轴承烧瓦事故是十分常见的现象。所以为了减少甚至避免烧瓦现象的发生，必须要从风机机组的轴承结构、润滑情况、冷却方式和轴承参数等多方面对轴承温升的原因进行分析，最终保证设备的安全和经济性运行。

1 吸风机轴承的摩擦

以双列调心球面滚子吸风机轴承为例，它是一种滚动轴承，在其运转时会出现两种摩擦形式，即滑动摩擦和滚动摩擦。产生这两种摩擦的原因就是因为滚动轴承的结构是由内外座圈、保持架和滚动体的组成而造成的。当吸风机运行时，它的轴承会受到来自垂直径向的荷载，受到荷载的滚动体在内圈座的带动下会产生纯滚动，而纯滚动所产生的摩擦就是滚动轴承运转时所发生的滚动摩擦。滚动摩擦发生时，轴承的内外圈座会与滚动体接触处的线性速度所一致，为rω。其中r是指轴径的半径，ω是指轴颈旋转的角速度。但是因为轴承一般是采用了经过热处理淬硬的轴承钢加工制造，所以这部分滚动摩擦系数会非常之小，相应的纯滚动的摩擦阻力力矩M1也会很小。在润滑方面，传动机组在运行时其荷载的增加会使滚动轴承所承受的荷载接触面积逐渐减小，从而导致每个时刻的轴承都处于高应力和高转速的状态下运行。如果在此时加入润滑油脂，那么必然会受到轴承运行高接触应力的挤压，从而导致润滑油膜的厚度变化。虽然润滑油膜只要在一定的厚度条件下就能最大限度的保证滚动轴承的润滑性能，但是当润滑油膜的厚度在荷载压力下发生变化变薄后，滚动轴承的运行状态就会因为润滑状态的下降而变得不良，经过反复滚动摩擦，久而久之，就会造成轴承的磨损、发热、最终导致烧瓦现象的出现。

相比较而言，滑动摩擦是保持架与滚动体之间的一种滑动摩擦，它属于非承载滚动体与座圈之间的滑动摩擦。当滚动体与座圈之间存在缝隙，不能紧密接触时，就会发生滚动体与内座圈的线速度不同，促使他们之间产生相对滑动，这种相对滑动就会产生滑动摩擦阻力，我们把它称为F1。滚动体在围绕轴颈中心公转时会产生离心力，这会让滚动体在公转时与外座圈相接触，使得滚动和滑动两种力同时作用，此时所产生的摩擦阻力矩M2和滑动摩擦力F2都会很小，但是F2会随着离心力与滚动体公转线速度的乘积Pv值的增大而增大。另外还有滚动体与保持架之间所产生的摩擦F3，这部分摩擦产生于保持架自身重力作用下的滑动摩擦阻力。所以总体来看，轴承在运转时所需要的阻力矩和阻力有F=F1+F2+F3。它们都体现了润滑油对于机组运转的合理性，提醒轴承在安装时要保证一定的间隙，防止反复摩擦所造成的永久磨损，甚至烧损。

2 轴承的润滑方式

选择适当的润滑油脂就能够减小轴承运行所带来的磨损。一般来说轴承的润滑方式有两类：润滑油和润滑脂。热电厂在选用润滑方式时要遵循一定的要点，这些要点是根据机组运行的实际情况而决定的。

①当机组处于高温高速条件下工作时，它的轴承要用润滑油，这主要是因为润滑油的摩擦系数很小，能够迅速冷却和清洗高温状态下的轴承，但也要注意润滑油的渗漏问题。

②轴承的润滑方式也要满足工况要求。即使使用了润滑油脂也不能放任吸风机的超转数运行，因为无论哪种类型的润滑油脂，它的前提条件都是要求轴承在合理和标准的工作转数及工作负荷下运转。为此，我们用两种方法来衡量轴承是否合理运行，其一是轴承的dn值，其二就是轴承的极限转数，见表1。

从表1可以看出，例如调心滚子轴承的dn值，其在使用润滑脂时dn值为160 000，而在使用油浴润滑时其dn值为250 000。

一般情况下，调心滚子轴承的极限转速为润滑脂情况下760 r/min，润滑油情况下为1 000 r/min，但是它的实际转速在880 r/min，也就是说其轴承的工作转速必须低于极限转速，所以根据不同的极限转速和轴承允许dn值，可以判断吸风机轴承的润滑系统需要使用怎样的润滑方式。

3 轴承的游隙选择

要增大轴承的使用寿命，轴承的游隙值选择很重要。轴承标准所给出的原始游隙值不同于实际安装的径向游隙值，要根据实际运行情况为基准进行设置。一些锅炉辅机的吸风机使用了紧配合的方式，这种配合紧力会控制在0.01～0.02 m的范围内，以过盈量为标准装于轴承座或轴承上。而我们所说的实际游隙值不同于原始游隙值就是因为机组轴承的内外圈发生膨胀和收缩，内外圈度变化不同而造成的。所以在轴承运行时，内外圈度的变化会促使游隙值不断变化，此时的游隙值被称为实际工作游隙。另外，对游隙值产生影响的因素还有轴承在经受荷载时所发生的弹性形变，可以说，原始游隙值减去上述种种影响因素就是真正的实际有效游隙值。轴承的实际有效游隙值影响着轴承的寿命，因为它决定了轴承是否会产生磨损甚至导致烧损事故，有效游隙值与轴承的使用寿命关系如图1所示。

由图1的曲线关系我们可以看到，当有效游隙值刚刚处于负值时，吸风机轴承的寿命处于最佳状态。当负值逐渐变大时，轴承的寿命呈现直线下降的趋势，这表明轴承的摩擦大幅增大，温度也急剧升高。所以在热电厂中，有效游隙值都会选择大于0的参数值，进而对有效游隙值进行进一步的估算。

3.1 游隙值的估算

使用紧配合的方式来进行径向游隙减少量的估算，首先要了解径向游隙会因为内圈滚道扩张和外圈滚道收缩而不断减少。

如果设置内圈的扩张量为△i，那么它的安装钢制实心轴就是：

△i=w·（d/h）

式中：

w为实际的有效过盈量，？滋m；

d为轴承的公称内径，mm；

h为过盈量减少后内圈的直径，mm。

如果设置外圈滚道的收缩量为△e，那么外圈安装到钢制实体外壳中时：

△e=W·H/D。

式中：

D为轴承的公称外径，mm；

H为过盈量减少后外圈的直径，mm。

考虑到摩擦会引起轴承的发热，所以要进行人为冷却保证内外圈的温差在5～10 ℃。为了使内外圈的温差热膨胀量不同，要将工作游隙值进行调节，使其比安装时的径向游隙值更小，而内外圈的温差最大可以达到15～20 ℃。

3.2 轴承径向游隙的选择

轴承在安装时其原过盈配合和内外圈的温差所造成的径向游隙减小量应该遵循两个原则，才能保证轴承工作时具有足够的有效游隙。

①在过盈量不大且没有重要异热影响轴承套圈温差的情况下，可以选择基本游隙来作为轴承的工作游隙值。

②当有温度较高的外来异热时，配合较大过盈量，需要降低摩擦力矩，从而改善调心性能。

此时可以选择大于0组的辅助游隙来促进轴承的良性运行。总的来说，有效游隙值是一个大于理论最佳游隙值的最小游隙值，它不但能够提高轴承的精度等级，也可以通过实际机组运行来反映出轴承的过热现象，从而避免吸风机发生轴承烧损现象。

4 结 语

除此之外，振动也会引起吸风机轴承的温度过高最终导致烧损事故。此时应该从转子动平衡的轴承、轴系、磁力线中心等方面找原因进行处理。如果从常规的机械和结构分析找不到原因的话，就应该从轴承的润滑原理来考虑分析，从根本上解决轴承温度过高的问题。在找到引起轴承烧损的原因后，选择优质轴承，提高轴承精度，为吸风机的机组运行营造一个良好的运行环境。

参考文献：

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