徐塘發(fā)電有限公司2×300MW擴(kuò)建工程6號機(jī)組引風(fēng)機(jī)是成都電力機(jī)械廠制造的型號為AN28e6靜葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī),風(fēng)量為268.74m3/s,風(fēng)壓為4711Pa;電機(jī)是沈陽電機(jī)股份有限公司提供的型號為YKK710-8電機(jī),電機(jī)轉(zhuǎn)速為744r/min,功率為1 800kW,電壓為6 000V.電機(jī)兩端為滑動軸承結(jié)構(gòu),瓦寬為220mm,甩油環(huán)外徑為363mm,厚度為11.5mm,寬度為30mm,質(zhì)量為3060g;軸頸外徑為200mm,橢圓度偏差為0.2mm.油室兩側(cè)各有一個油位計,軸承座與下軸瓦之間有一個電加熱器,下軸瓦下面有一個測溫元件。電機(jī)軸承的冷卻方式為自然冷卻。
第一次試轉(zhuǎn)時,甲側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)推力端軸瓦溫度升高,定值保護(hù)停機(jī);乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)膨脹端軸瓦溫度升至報警值,為了防止設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞,手動停機(jī)。檢查發(fā)現(xiàn)甲側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)推力端軸瓦有燒瓦現(xiàn)象,乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)膨脹端軸瓦局部有磨痕,F(xiàn)場消缺,重新安裝后,電機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)4
h無異,F(xiàn)象。鍋爐空氣動力場試驗時,2臺引風(fēng)機(jī)電機(jī)的軸瓦溫度穩(wěn)定在61.9℃(甲)、59.5℃(乙)后略微下降,轉(zhuǎn)動正常。
2005年4月1日,電除塵氣流分布試驗過程中除電機(jī)軸瓦溫度稍高外,其他正常。但是在氣流分布試驗快結(jié)束后,16∶00,62號引風(fēng)機(jī)電機(jī)側(cè)軸瓦溫 度快速攀升至62.4℃時;16∶30,61號引風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)側(cè)軸瓦溫度快速攀升至61.2℃,都有進(jìn)一步上升的趨勢。為了保護(hù)設(shè)備,手動停機(jī)。2臺電機(jī)氣流分布試驗時引風(fēng)機(jī)軸瓦溫升值見表1.
表1 氣流分布試驗時引風(fēng)機(jī)軸瓦溫升值
時間 61號電機(jī)軸承溫度/℃ 時間 62號電機(jī)軸承溫度/℃
電機(jī)側(cè) 風(fēng)機(jī)側(cè) 電機(jī)側(cè) 風(fēng)機(jī)側(cè)
12:00 19.0 18.1 12:00 19.9 16.7
13:00 40.1 38.5 13:00 41.4 35.7
14:00 48.7 49.1 14:00 53.9 47.2
15:00 50.7 51.9 15:00 56.9 50.3
16:00 53.1 55.8 16:00 59.2 52.9
16:30 54.8 57.9 16:01 62.4 53.5
16:31 55.2 61.2
4月2日~4月5日對電機(jī)軸瓦解體檢查,發(fā)現(xiàn)2臺電機(jī)端外側(cè)和風(fēng)機(jī)端外側(cè)軸瓦均有磨瓦現(xiàn)象,但內(nèi)側(cè)沒有磨瓦現(xiàn)象。同時發(fā)現(xiàn)油擋附近軸頸處油潤滑明顯不足。對瓦面作刮瓦處理試轉(zhuǎn),當(dāng)溫度達(dá)到56~60℃后,瓦溫快速攀升。前后試運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)11次,每次情況都差不多。解瓦檢查發(fā)現(xiàn),瓦面痕跡一致。加大冷卻油量后,不再燒瓦,但溫度仍然升至62℃,并且隨著氣溫的波動而波動。整個過程中,2臺風(fēng)機(jī)軸系振動很好,最大振動均為1絲左右。
2 原因分析
打開軸瓦對軸承進(jìn)行了仔細(xì)檢查,如壓力角、間隙、橢圓度等,甲、乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承檢查數(shù)據(jù)見表2.所有數(shù)據(jù)都符合規(guī)范和廠家技術(shù)要求,可以排除安裝不當(dāng)?shù)脑颉?/p>
表2 甲、乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承檢查數(shù)據(jù)
檢查項目 甲側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī) 乙側(cè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)
推力端 膨脹端 推力端 膨脹端
電機(jī)軸與軸瓦之間側(cè)間隙/mm 0.15 0.15 0.15 0.15
電機(jī)軸與軸瓦之間頂間隙 /mm 0.33 0.32 0.32 0.33
電機(jī)軸瓦接觸角 75° 75° 75° 75°
電機(jī)軸瓦接觸面/點(diǎn)·cm-2 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1
軸肩與軸瓦之間間隙/ mm 7.4 7.6 7.5 7.4
由于2臺引風(fēng)機(jī)軸系軸向、水平、垂直方向振動都很小,所以排除了軸系不對中、磁力線中心、電機(jī)基礎(chǔ)等問題。瓦面沒有被電擊的痕跡,所以也排除了軸承座絕緣不夠和轉(zhuǎn)子磁通量軸向分布不均等原因。2臺風(fēng)機(jī)為同一批產(chǎn)品,且燒瓦發(fā)生的過程和癥狀非常相似,所以初步認(rèn)定故障原因是一致的。
由這2臺引風(fēng)機(jī)電機(jī)軸瓦溫升高直至燒瓦整個過程,通過對原始記錄的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析,初步判斷故障是由于甩油環(huán)轉(zhuǎn)動帶上來的油量太少,在下瓦壓力角內(nèi)無法形成和保持一定厚度的油膜,導(dǎo)致軸頸與軸瓦接觸摩擦。瓦溫、油溫升高后,潤滑油的黏度下降,加劇了油膜的破壞,直至軸瓦與軸頸摩擦,溫度急劇升高。當(dāng)溫度達(dá)到某一臨界數(shù)值時,油膜承壓能力低于軸頸壓力,由此將引起惡性循環(huán),導(dǎo)致軸瓦溫度快速攀升。
加大潤滑冷卻油量后,潤滑油位高于軸瓦下瓦面,這雖然緩解了油膜的破壞,在一定程度上避免了軸與軸瓦的直接接觸,但是此時的平衡溫度達(dá)到62℃,是一種高位平衡,軸承運(yùn)行風(fēng)險太大。
3 改進(jìn)措施
。1)更換潤滑油。用46號機(jī)械油代替46號透平油,目的是為了提高潤滑油的黏度,使得在甩油環(huán)轉(zhuǎn)動時可以帶上更多的油。但高溫時,機(jī)械油黏度的下降程度比透平油大。但是試驗證明,效果并不明顯。
(2)對軸瓦進(jìn)口油囊作加深處理。在出油側(cè)增加出油油囊,在瓦面開網(wǎng)狀油槽,目的是為了加大軸潤滑冷卻油的循環(huán)速度。上述措施沒有起到?jīng)Q定性作用。
(3)對甩油環(huán)進(jìn)行改進(jìn)。在粗糙甩油面內(nèi)側(cè)開淺斜槽,在甩油環(huán)側(cè)面加開幾條淺油槽。該措施同時帶來了正、負(fù)兩方面的效應(yīng)。正面作用是有利于甩油環(huán)在轉(zhuǎn)動過程中儲油,使得帶油量增加。負(fù)面作用是油槽加深,出油量相對于帶油量的比重下降。
。4)加大潤滑油量。將油位實(shí)際高度達(dá)到下瓦面以下(圖紙要求下瓦的2/3高度),這樣雖然緩解了油膜破壞,但油位太高,以致局部換熱效果變差,平衡時溫度太高,風(fēng)險加大。
(5)在油室內(nèi)加設(shè)盤管式水冷卻裝置。該方法相對比較簡易方便。但是由于油室結(jié)構(gòu)特殊,且增加冷卻裝置將相對減少油室中的油量,如果發(fā)生冷卻水效率降低或者上層油溫升高現(xiàn)象(冷卻只能針對下層油),溫度就不能很好控制。
現(xiàn)場實(shí)施效果表明,實(shí)施上述多種措施后的效果并不明顯,以上方法不能夠從根本上解決軸瓦溫度過高的問題。
在這種情況下,只有改變潤滑冷卻方式,才能達(dá)到軸瓦降溫的目的。在對問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,決定采用電機(jī)軸承外循環(huán)冷卻裝置。改進(jìn)前、后軸瓦結(jié)構(gòu)圖,分別見圖1、圖2.電機(jī)用外循環(huán)潤滑系統(tǒng)見圖3.盡管增加了投資,但有效地增加了散熱量和潤滑流量。在選擇油循環(huán)的路徑上,采用進(jìn)油(冷油)噴淋,油室高位油溢流回油的方案。在電機(jī)軸承外部加裝一套循環(huán)潤滑油系統(tǒng),供2臺電機(jī)4個軸瓦用。甩油環(huán)仍然保留,在每個軸承上瓦靠進(jìn)油側(cè)裝1根Dg15的進(jìn)油管,安裝1個Dg15的閥門,以便調(diào)節(jié)進(jìn)油量的大小,0.2MPa壓力對軸頸直接噴淋。每個軸瓦約有4L/min的潤滑油流經(jīng)瓦面,充足的油量形成一定的油膜,確保摩擦面處于液體摩擦狀態(tài),并及時帶走軸承產(chǎn)生的熱量。用軸承座的預(yù)留接口做回油接口(管徑為Dg50),使油室仍然保持原有的油位高度。當(dāng)外循環(huán)裝置發(fā)生故障或斷電,導(dǎo)致短時間意外事故發(fā)生時,甩油環(huán)仍然可以向軸瓦供油。值班人員發(fā)現(xiàn)瓦溫上升快,溫度高等異常情況后,可以及時處理,采取措施以避免燒瓦事故的發(fā)生。
為確認(rèn)電機(jī)軸承外循環(huán)冷卻裝置的可靠性,裝置裝好后,將6號鍋爐的一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)、密封風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)全部啟動,按照設(shè)備的額定工況進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)行,運(yùn)行48h,整個過程中最高溫度始終保持在37℃左右,說明上述方案起到了很好效果。
4 結(jié)論
引起軸瓦溫度升高的原因很多。如果是由振動引起的,可以從轉(zhuǎn)子動平衡、軸系找中心、基礎(chǔ)剛度、磁力線中心等方面處理。如果是由于傳熱等問題引起的溫度升高而導(dǎo)致燒瓦時,僅從機(jī)械和結(jié)構(gòu)上分析,往往不易尋找出根本原因,這時必須從潤滑原理上分析,尋找原因,從根本上解決軸承溫度高的問題。