旋转机械轴承振动和发热的原因分析及处理

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　　旋转机械(特别是高速旋转机械)在运行过程中影响因素较多,比如:设备制造质量、使用正确与否、装配质量、润滑等。故障发生时,往往最直接的体现就是旋转机械设备振动发生了异常变化。某公司两台110MW机组各配两台Y4—73No.28F(右旋45°/135°)型引风机,叶轮回转体(机械侧)用滚动轴承支撑并承载转动,轴承润滑采用浸油润滑方式,冷却采用油室加设环绕冷却水的方式。由于运行中出现过多次因机械振动和滚动轴承发热迫使引风机停运、机组减负荷运行的故障,给企业造成了很大的损失。其中,2#炉甲侧引风机自投运以来机械部分振动一直在0.10～0.120mm,推力轴承温度在60～65℃徘徊,振动值和轴承温度值基本在规定值(振动不大于0.12mm;滚动轴承温度不高于75℃的上限位运行,这种运行趋势在2001年3月开始发生变化,振动值最大达到0.27mm,推力侧滚动轴承最高温度达75℃,两值均超过了规定值,引风机被迫退出运行进行,故障分析和处理。


　　一、轴承振动及发热的原因分析
　　1、现场检测数据
　　(1)振动数值如下表所示。
　　轴承振动值表
　　(2)轴承解体后的现状承力轴承解体检查无缺陷,弹子间隙0.24～0.26mm,顶部间隙0.15mm,膨胀间隙29mm,油质完好;推力轴承解体后发现三个滚子起皮,轴承内跑道麻坑连片,最深处达0.3mm,外跑道无缺陷,靠推力面有摩擦痕迹,推力间隙0.25mm,顶部间隙0.16mm,弹子间隙0.30～0.32mm,润滑油内有大量铜末,弹架磨损痕迹明显;推承力侧滚动轴承冷却水检查均完好。
　　(3)转子检查主轴各部同心度误差小于0.02mm,无裂纹和变形;叶轮无磨损,护板根部有裂纹,叶片入口有砂眼(最大砂眼直径3.5mm),轮毂螺栓无松动和断裂现象;集流器完好,径向间隙在5～8mm之间,插入深度25mm;叶轮飘偏最大值2mm。
　　(4)风道检查入口挡板活动灵活,无卡涩,入口无积灰和杂物;出口风道畅通,无积灰和杂物;出入口风道无漏风,支架完好。
　　(5)基础和环境检查基础台面与基建时预留的标尺对照无明显变化;周围无深层掏挖和施工。

　　2、振动原因分析
　　(1)2#炉甲侧引风机属双头支撑离心式风机,引起振动的原因有以下几方面:
　　a.转子不平衡、不同心或主轴弯曲,水平超标。
　　b.轴承损坏或顶部间隙超标。
　　c.基础松动或生根断裂。
　　d.轮毂松动或多个固定螺栓断裂。
　　e.风道堵塞。
　　f.介质变化大。
　　g.叶轮飘偏或晃动。

　　(2)主要原因确定旋转设备的振动原因大多是众多因素的叠加所致,在众多因素中首先确定主要因素,然后确定振源进行处理,轴向振动一般不会持续存在,只是瞬时现象,在技术数据上只是参考。该风机从现场调查的技术资料分析,轴向推力、基础、叶轮飘偏、风道堵塞及轮毂松动等因素不是主因,而转子不平衡或者两轴承不同心及水平超标是主要因素,对照现场调查的两轴承振动数值:径向水平(0.24～0.27mm)>轴向(0.11mm)>径向垂直(0.08mm),且推力振幅大于支承力,可以确定平衡破坏。从轴承解体后的检查来分析,转子的水平和同心度(轴承安装导致)误差较大也是引起振动的主要因素。

　　二、振动处理
　　1、处理方案
　　(1)首先是转子静平衡校正,然后进行动平衡校正。
　　(2)转子水平检测。
　　(3)转子同心度检测。
　　(4)对有缺陷或间隙不符合标准的轴承进行更换。

　　2、方案落实
　　(1)静平衡校正时叶轮等分16点进行,配重12～15kg,同时在出口风道上加装堵板,动平衡校正采用三点法,拖挂重量1350g,不平衡重量计算出后点焊位置误差的圆心角不超过2°。
　　(2)叶片逐个敲击听声检查,重点是入口有砂眼的叶片,声音沉闷的叶片打孔吹灰,然后封孔并将各叶片入口的砂眼打磨焊补。
　　(3)叶片根部护板做探伤检查,裂纹处挖至根部后进行补焊,如护板有深裂纹,必须切开护板检查叶片根部。
　　(4)推承力轴承安装到位后上盖不扣,两侧各加轴向和径向百分表测同心度和水平,同时配用水平仪以确保准确度。

　　3、方案实施后的检查及试运行效果
　　(1)八只叶片根部护板有裂纹,打磨后补焊,三只叶片内吹出炉灰。
　　(2)静平衡不平衡重量736g,动平衡不平衡重量1590g。
　　(3)两轴承同心度调整,误差0.03mm,推力轴承底部加垫2.4mm,水平调整后考虑到平衡轴向推力,推力轴承比承力轴承高0.08mm。
　　(4)两侧轴承安装间隙均在0.02～0.03mm,推力轴承游隙0.25～0.28mm,推力间隙0.28mm,顶部间隙0.16mm,承力轴承游隙0.21～0.25mm,顶部间隙0.18mm,膨胀间隙29mm。
　　(5)试运最大振幅为0.05mm(在最大振幅0.12mm内)。
　　(6)推力轴承温度36℃左右,承力轴承温度32℃(在允许的75℃度范围内)。
　　(7)检修后监视观察一周运行良好,交运行管理部门。

　　三、结束语
　　通过上面的分析,本案例中引风机属于典型的机械振动叠加振源,造成的原因是叶轮磨损后焊接气孔(砂眼)进灰,导致平衡破坏引起振动并伴随发热。可以得出以下结论:振动随着设备运行时间的延续可能随时产生,只能通过检查维护,发现问题及时采取相应措施阻止其发展和减少不良后果。而轴承发热只要在确保润滑油质量合格、油量适宜、轴承各部间隙符合标准的情况下很少发生。


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