鍋爐一次風(fēng)機(jī)故障原因分析

付忠禮

(河南神馬尼龍化工公司，河南 平頂山 467000)

1 問(wèn)題的提出

河南神馬尼龍化工公司自備電廠130 t/h循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)機(jī)是1臺(tái)A類重要設(shè)備，它的作用是向鍋爐運(yùn)行提供有效送風(fēng)，它是鍋爐的三大風(fēng)機(jī)之一，其主要性能參數(shù)為:型號(hào)，SFGl30－INO.18F，左90°; 體積流量，100 600 m3/h;全壓，20 056 Pa;轉(zhuǎn)速，1450 r/min。

自該風(fēng)機(jī)安裝試車以來(lái)，一直不能正常運(yùn)行，主要是軸承溫度高，啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)大。第1次試車時(shí)，進(jìn)氣側(cè)(北側(cè))軸承溫度急劇升高，后經(jīng)調(diào)整，將該軸承安裝壓緊量調(diào)整為間隙。再次試車后，北側(cè)軸承溫度DCS盤顯示為48℃左右，但電機(jī)側(cè)(南側(cè))軸承溫度上升，在溫度很高的情況下，試運(yùn)行一段時(shí)間，溫度極不穩(wěn)定，有時(shí)急劇上升，造成多次緊急停爐。有時(shí)僅能平穩(wěn)運(yùn)行幾天且風(fēng)機(jī)流量不能超過(guò)80 t/h，若超過(guò)此值軸承溫度就會(huì)嚴(yán)重上升。雖然軸承檢修多次，均未能徹底解決問(wèn)題，嚴(yán)重影響了該公司的正常生產(chǎn)。

2 原因分析

根據(jù)離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)狀，對(duì)軸承溫度高的原因進(jìn)行了初步分析，筆者認(rèn)為該風(fēng)機(jī)軸向力過(guò)大，而該型號(hào)軸承允許的軸向力太小，不能適應(yīng)該工況下設(shè)備運(yùn)行的需要。

(1)在離心式風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子上往往會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的軸向力，如果軸向力較大，則完全由軸承承擔(dān)，將會(huì)影響軸承的壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使軸承燒毀，進(jìn)一步引起轉(zhuǎn)子過(guò)大的軸向竄動(dòng)，使轉(zhuǎn)子和固定元件發(fā)生碰撞，其結(jié)果是造成機(jī)器損壞。

(2)該風(fēng)機(jī)第1次試車后，再次調(diào)整安裝尺寸，由原來(lái)的北側(cè)軸承溫度升高變?yōu)槟蟼?cè)軸承溫度升高，其主要原因是調(diào)整前軸向力由北側(cè)軸承承擔(dān)，調(diào)整后北側(cè)軸承壓緊量變?yōu)殚g隙，可滑動(dòng)，軸向力改為南側(cè)軸承承擔(dān)。

(3)每當(dāng)提高該風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷時(shí)溫度就會(huì)上升，它與提負(fù)荷時(shí)軸向力變大有關(guān)。

(4)在多次檢修過(guò)程中，軸承各種安裝數(shù)據(jù)和質(zhì)量均符合生產(chǎn)廠商的要求。

3 計(jì)算分析

3.1 軸向力產(chǎn)生的原因

產(chǎn)生軸向力主要有2個(gè)原因:一是由于葉輪兩側(cè)間隙內(nèi)氣體壓力分布不對(duì)稱，使作用在葉輪兩側(cè)的力不平衡，產(chǎn)生軸向力F1;二是由于氣體以一定速度沿軸向進(jìn)入葉輪，而后又改為徑向流入葉道，氣流速度大小和方向的改變使氣體對(duì)葉輪作用一個(gè)軸向動(dòng)壓力F2，它與F1的方向相反。

由于空氣密度小，氣體軸向流動(dòng)產(chǎn)生的附加軸向力F2所占比例不大，可以忽略不計(jì)，故軸向力為

式中:di為葉輪入口直徑;dm為葉輪背側(cè)流道直徑;p2為背壓;p0為葉輪入口壓力。

3.2 引風(fēng)機(jī)軸向力計(jì)算比較

130 t/h鍋爐一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)軸向力計(jì)算比較見(jiàn)表1。

表1 引風(fēng)機(jī)軸向力計(jì)算比較

3.3 現(xiàn)用軸承允許的軸向載荷

3.3.1 軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷

根據(jù)軸承工作時(shí)數(shù)和負(fù)荷公式

式中:L10h為使用壽命;￡為壽命指數(shù)(滾子軸承￡=10/3);n為轉(zhuǎn)速;F為當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷;C為基本額定負(fù)荷。

查軸承數(shù)據(jù)并計(jì)算，其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 軸承數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果

3.3.2 軸承允許的軸向載荷

由于3臺(tái)風(fēng)機(jī)理論上主要承受徑向力，采取下式計(jì)算軸承允許最大軸向力，求得

式中，e，Y1為動(dòng)載系數(shù)，F(xiàn)zh為軸承允許最大軸向力。

代入數(shù)據(jù)求得計(jì)算結(jié)果，軸承允許最大軸向力的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 軸承允許最大軸向力的計(jì)算結(jié)果

3.4 軸承選用數(shù)值比較及結(jié)論

軸承選用數(shù)值比較及結(jié)論見(jiàn)表4。

表4 軸承選用數(shù)值比較及結(jié)論

4 軸向力過(guò)大的解決辦法

4.1 設(shè)置平衡盤

由于平衡盤的外緣與風(fēng)機(jī)蝸殼之間有迷宮密封，使平衡盤兩側(cè)保持壓差，產(chǎn)生了一個(gè)與轉(zhuǎn)子的軸向力方向相反的平衡力。在確定平衡盤尺寸時(shí)，不能使轉(zhuǎn)子上的軸向力完全被平衡掉。設(shè)置平衡盤需要對(duì)軸進(jìn)行有關(guān)的數(shù)據(jù)校核，同時(shí)要考慮平衡盤安裝方式，它的優(yōu)點(diǎn)是可從根本上解決軸向力過(guò)大的問(wèn)題。

4.2 增加軸承潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)

增加軸承潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)的方法在前期風(fēng)機(jī)維持運(yùn)行時(shí)得到了應(yīng)用，效果良好。在實(shí)際軸向力與軸承允許軸向力值接近時(shí)，將其熱量及時(shí)帶走，該方法簡(jiǎn)單，及時(shí)維持了風(fēng)機(jī)運(yùn)行，保證了鍋爐的生產(chǎn)，但不能從根本上解決軸向力過(guò)大的問(wèn)題，需要一直面對(duì)軸承溫度及振動(dòng)突然變化及鍋爐負(fù)荷提高的難題。

4.3 更換軸承

該方法的特點(diǎn)是需更換軸承、軸承座和主軸，其缺點(diǎn)是:

(1)不能從根本上解決軸向力過(guò)大的問(wèn)題。

(2)投資較大，相當(dāng)于更換一個(gè)風(fēng)機(jī)。

5 結(jié)論

通過(guò)以上分析和計(jì)算，130 t/h循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)機(jī)的問(wèn)題在于軸向力過(guò)大，設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有計(jì)算好軸向力的平衡，以致軸承選型不當(dāng)，解決這一問(wèn)題的方法應(yīng)根據(jù)本文第4章節(jié)慎重選擇。河南神馬尼龍化工公司采用該方法堅(jiān)持運(yùn)行了10個(gè)月后，對(duì)風(fēng)機(jī)重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)更換，目前運(yùn)行狀況良好。

［1］朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］祝燮權(quán).實(shí)用五金手冊(cè)［M］.7版.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006.