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啤嶺機電設備（上海）有限公司
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云浮發電廠雙支撐風機軸承燒壞原因分析及處理辦法

2013-12-09

曾德琦
(云浮發電廠，廣東云浮 527200）
　　摘　要：從軸承質量、檢修調整工藝、水平度、軸承座等方面分析了可能引起云浮發電廠引風機軸承燒壞的原因。分析認為，軸承燒壞主要是承力端軸承座瓦口處間隙過小，使軸承不能自由移動，轉子熱膨脹受阻而產生的熱應力所致。對承力軸承座瓦口進行修刮處理后，問題得以解決。
　　關鍵詞：引風機；軸承；熱應力；云浮發電廠
　　云浮發電廠1990年12月至2000年底，曾發生多起引風機軸承發熱繼而燒壞的現象，其中1號爐乙引風機每年發生此類事故1～2次，尤其在1998年6月1號爐電除塵器投運以后，由于煙氣溫度發生了變化，這種現象就更為嚴重（1998年7月到2000年4月，相繼發生了7次燒軸承事故），嚴重影響到電廠的安全生產。
　　云浮發電廠引風機型號為Y42×6001N024F，所使用的軸承型號3540（進口軸承型號22240），正常時引風機軸承運行溫度約為35℃；從每次燒壞的軸承外觀來看，都是軸承遠離葉輪側的軸承外圈或彈珠過熱脫皮，彈夾磨損，而且都是在機組停運時間較長（約1星期以上），并在開爐（8～14）h后開始出現軸承發熱現象。
　　1　原因分析
　　（1）對于軸承發熱開始考慮可能是軸承質量問題，故在1998年7月到1999年5月采用瑞士進口的22240型軸承，其游隙在（0.18～0.22）mm之間，但在運行中還是發生了軸承燒壞；1999年5月以后，又采用國產（瓦房店）型號為3540的軸承，其游隙在（0.25～0.29）mm之間，但在運行中依然燒壞軸承。由此可見，乙引風機軸承的燒壞應該不是軸承的質量問題所致。
　　（2）有關燒壞軸承軸向預留的膨脹間隙見圖1，軸承及軸承座上下蓋壓鉛絲（圖2），并且在軸承座中分面上加0.06mm墊，即軸承頂部間隙為0.1mm；對輪中心校正數據見圖3。根據以上記錄分析如下：1）推力端的軸向膨脹間隙為1.55+1.00=2.55mm，大于《電力建設施工及驗收技術規范》的0.40mm；2）根據測量，引風機內部介質溫度為120℃（改電除塵器后），兩軸承跨距為4.46m，承力端的軸向膨脹依公式計算為9.1mm，而軸向預留有30mm的間隙，故軸向膨脹間隙足夠；3）根據《電力建設施工及驗收技術規范》規定，可游動軸承的頂部間隙為（-0.01～0.03）mm，而實際預留0.10mm，因此，頂部間隙足夠。另外，在每次拆開軸承時未發現有軸承外圈轉動的現象，而且在運行中測得兩軸承座的振動值都在0.05mm以下，這說明轉子平衡沒有問題，且頂部間隙能滿足風機正常運行的需要。
　　（3）檢修中測量轉軸的水平度發現有2.65mm的偏差（推力端高），故在承力端軸承座底部加2mm墊，Z后得水平度為0.14/1000，小于0.3/1000的要求，但在引風機投運后，還是發生了燒壞軸承事故，這說明水平度也不是造成軸承溫度高的主要原因。
　　（4）在排除軸承質量、檢修調整工藝、水平度等可能引起軸承發熱的原因之后，推測問題可能出在軸承座上，故對兩軸承座的瓦口與軸承外圈之間的間隙（軸承的膨脹間隙）進行了測量。結果發現端站軸承座的瓦口與軸承外圈的間隙用0.02mm的塞尺無法塞入(（測量部位見圖4），同時還發現端部軸承座底有一小痕。1999年11月檢修時在軸承底部加一0.10mm厚、90mm寬、300mm長的銅墊（圖5），以消除軸承座底部小痕并增加瓦口與軸承外圈的間隙，此時軸承的徑向膨脹間隙只能在一側剛好塞入0.02mm的塞尺，即軸承的徑向膨脹間隙約為0.02mm，軸承的運行情況較為穩定。運行4個月后的機組小修中取出墊片發現墊片兩端和軸承外圈的接觸點密集，而中間的接觸點卻很稀疏，這說明軸承外圈和軸承座的接觸不良，接觸點都集中在瓦口，而底部卻幾乎沒有接觸。軸承的熱膨脹和軸承座瓦口之間產生的應力及轉子自身重量加大了軸承外圈與軸承座瓦口的摩擦，抱死了軸承外圈，使軸承的熱膨脹受阻（圖6），這樣在引風機運行（8～14）h后，轉子由于充分受熱繼續向兩端膨脹，而在此過程中受到端部軸承因膨脹受限的影響不能自由移動，軸承承受推力增加，同時兩軸承外圈及彈珠（遠離葉輪側）也因熱膨脹受阻（在瓦口附近）而承受大的應力，使得遠離葉輪側的軸承外圈及彈珠過載而發熱，繼而燒壞軸承。特別是在水膜除塵器改為電除塵器之后，介質的溫度由65℃提高到120℃，轉軸的膨脹量由1.8mm增加到4.8mm，大大增加了轉子軸向的推力，使得軸承發熱燒壞的現象增多。
　　綜上所述，承力端軸承座瓦口處間隙過小，限制軸承不能自由移動，轉子熱膨脹受阻產生的熱應力是導致該廠1號爐乙引風機軸承過載發熱而燒壞的主要原因。
　　2　處理辦法
　　針對云浮發電廠1號爐乙引風機承力軸承座瓦口處存在的問題，所采取的解決辦法是對其進行修刮并使其達到以下要求：
　　（1）軸承座底部和軸承外圈的接觸角在75°～90°，而且在這一區域內軸承座底部和軸承外圈接觸達到85%以上。
　　（2）瓦口有（0.05～0.08）mm的徑向膨脹間隙，即用0.02mm或0.03mm的塞尺可在瓦口處塞入深度（4～60）mm。
　　（3）軸承座與軸承外圈的接觸面應平滑，并用金相砂紙拋光，光潔度達到6級（粗糙度達到1.6），同時不允許有毛刺、臺階、槽痕等缺陷。
　　3　效果
　　2000年8月底，用以上辦法對云浮電廠1號爐乙引風機軸承座進行了處理，同年9月4日開始運行至今，風機軸承運行情況良好，再沒有發生過軸承發熱現象。后來采用同樣方法對1號爐甲引風機和2號爐甲引風機進行了處理，均收到很好的效果。
來源：《熱力發電》2003年09期