PDF《引风机支座轴承连续烧坏事故原因分析》

引风机支座轴承连续烧坏事故原因分析 郝杰锋 ( 河南理工大学, 河南 焦作 454010)

1 前言风机是工业锅炉的主要辅助设备, 风机运行状况的 好坏对锅炉的安全运行起着至关重要的作用.

平时工业 锅炉上配套使用的通风机、 引风机、 电动给水泵等在维护 保养及时的前提下, 很少会突发大的机械故障. 特别是用 来除尘、排气用的引风机在半年之内连续三次烧坏支座 轴承、 造成锅炉被迫停用的机械事故更是少见. 笔者以前 在工厂当机修工人时就曾遇到过此种情况, 现将该事故 发生的原因及处理措施总结出来, 供有关人员借鉴.

2 事故情况回顾 某台老式燃煤蒸汽锅炉安装使用后运转时间还不到 一年半, 锅炉上用来除尘、 排气用的引风机便突然发生了 机械故障. 先是引风机机身出现强烈抖动, 随之而来的便 是刺耳的噪音和机体的撞击声, 没过多久主电机便因负 载太大而停转, 锅炉供水停止, 安全监控系统开始报警. 经锅炉操作人员检查, 发现引风机轴承支座热得烫手, 风 机传动轴已被轴承抱死无法转动.拆下引风机和轴承支 座, 发现支座中轴承的外套和中心隔离架已碎成几瓣, 滚 珠有的已磨成粉末;

更严重的是与之同轴相连接的锅炉 给水泵前端轴承也发生了较大的磨损. 因情况紧急, 该单位将损坏的引风机设备送到我厂 修理. 从表面上看此次事故属于一般机械事故, 只需采用 常规方法进行处理. 经过工人一昼夜的抢修, 引风机等又 恢复了正常运行. 但意想不到的是, 引风机修好后只运行 了一个月, 就又发生了第二次烧毁支座轴承的机械事故. 由于此次事故风机等损坏情况与第一次完全相同, 故修 理工怀疑是否由于上次抢修匆忙, 联轴器安装找正不仔 细, 使两传动轴工作时产生 别劲 , 加剧了支座轴承的磨 损所致. 所以此次修理特别注重联轴器的安装对中问题, 力保联轴器的安装精度符合要求. 这里需要说明的是, 由于大家都是第一次接触锅炉 引风机等设备, 对其缺乏必要的了解, 因此对其在使用过 程中可能会产生什么问题心中无数, 更没有人提醒修理 工要去现场查明一下事故发生的真正原因、以便从根本 上解决问题. 事后证明, 在未找出事故的真正原因并予以 排除后就匆忙试机是一个极大的错误. 经此次修理后的引风机使用还不到

20 天, 就第三次 烧坏了支座轴承.这使得所有修理工都感到蹊跷和不可 思议. 因此车间决定由笔者负责修理. 为防止走弯路和重 犯他人错误, 接手任务后经过考虑, 笔者拟定出了此次风 机检修的方案: 第一步, 先在工厂里将引风机、 支座轴承、 给水泵等零部件修配更换好;

第二步是到了现场后不要 急于安装试车, 而是先搞调查. 笔者首先向司炉操作人员 询问有关锅炉的构造和原理, 了解锅炉循环系统的特殊 要求和工作特点, 并观看了司炉工的操作过程;

查看了锅 炉房周围的工作环境和工作设施, 特别是对引风机和给 水泵前后三次发生事故时现场工况进行了详细的了解. 在上述准备工作完成后, 才开始进行最重要的第三步工 作: 就是通过分析和排查, 找出造成引风机连续三次烧坏 支座轴承事故的真正原因, 确定故障点、 排除故障源.

3 事故原因排查 这台引风机

1 是安装在锅炉房二楼平台上的.引风 机传动轴

3 左端与风机叶轮之间靠一个钩头键固定, 引 风机的轴承支座

2 中装有一对可自动调心的轴承、轴承 支座靠螺钉固定在机座平台上.传动轴

3 靠右一侧中部 装有皮带轮 4, 其右端则通过一对弹性联轴器

5 和锅炉给 水泵

6 的传动轴连成一体;

电动机

8 通过三角带

7、 皮带 轮4带动引风机传动轴

3 和给水泵轴一起转动. 引风机- 给水泵传动结构如图

1 所示. 首先检查引风机传动系统.将引风机与给水泵之间 的弹性联轴器分离断开, 单独查看引风机叶轮转动情况. 发现叶轮有明显的偏重现象, 经细查发现: 摘要: 文中从燃煤蒸汽锅炉连续三次烧坏引风机支座轴承的事故调查分析中, 找出了事故产生的原因, 并有针对性地 提出了解决方案, 此办法简单实用, 对今后解决同类故障和改进引风机设计有借鉴作用. 关键词: 锅炉引风机;

轴承支座;

失效;

静不平衡;

动不平衡;

故障源 中图分类号: TH432 文献标识码: A 文章编号: 1002-

2333 ( 2006) 03- 0156-

03 图1引风机- 给水泵传动结构示意图 1.引风机 2.支座轴承 3.传动轴 4.皮带轮 5.联轴器 6.给水泵 7.三角带 8.电动机

1 2

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7 8 Dia gnos is a nd Me a s uring 诊断与检测156 机械工程师

2006 年第

3 期(1) 引风机叶轮的叶片表面上附有大量的煤尘积垢, 呈不均匀分布, 多数集中在某几个轮缘的内侧约 30° 角范 围内 ( 靠近叶片出口处) , 其中一个叶片上有一处积垢体 积较大 (

30 mm 宽、

10 mm 厚) 特别坚硬很难清除掉;

( 2) 另有一个叶片在其出口边缘处已发生较大磨损, 边缘已被撕裂, 形成一条宽

12 mm、 深5mm、 近似 V 字形 的缺口;

( 3) 用手轻转叶轮有偏重感, 叶轮转动后每次最终总 是有积垢的那部分停留在下方, 说明该叶轮转子静不平 衡现象严重.用简易配重法在距叶轮外周直径

94 mm 处 测出其偏心质量约有

350 g;

( 4) 用来紧固叶轮和传动轴的钩头键因多次的装、 拆 使用其端部已严重变形, 将此钩头键打入传动轴的键槽 后会使叶轮质量重心发生偏移;

( 5) 由于叶轮的叶片已发生不均匀磨损和积垢, 使叶 轮的质量重心发生严重偏移, 所以当直径 1m 左右的叶轮 以960 r/min 转速运转时, 由于质量偏心而引发的动、 静 混合不平衡会使叶轮转子产生较大的离心扰动力, 这种 离心扰动力属于离心振动的交变应力, 破坏力极强. 受此 力影响, 引风机支座轴承额定载荷会迅速增加, 高温与剧 烈磨损最终迫使支座轴承因过载而损坏失效;

( 6) 当引风机支座轴承因极限过载损坏失效后, 引风 机传动轴由于失去了前端支承, 则从原来的简支梁结构 变成近似悬臂梁结构了.在三角传动带的拉力和叶轮离 心动载荷的双重作用下, 给水泵前端支座轴承上的额定 载荷会在瞬间突然增大数十倍, 该轴承因无法在短时间 内承受高温磨损, 会迅速烧毁, 发生抱轴事故;

( 7) 其它设计、 安装方面的问题: 如联轴器选用不合 理, 对接安装时精度不够, 找正不同心;

叶轮采用单个钩 头键与传动轴作固定连接, 装配过程中易产生质量偏移, 影响叶轮的动、 静平衡等等. 排查至此, 引风机连续三次烧坏支座轴承事故的主 要原因已初步找到: ①叶轮上的不均匀煤尘积垢与叶片 边缘破损是造成叶轮质量偏移, 引发动、 静不平衡问题的 起因;

②叶轮高速旋转后因动、 静混合不平衡所产生的离 心振动 ( 交变应力) 是造成引风机频繁烧坏支座轴承的罪 魁祸首和事故根源 ( 故障点或故障源) .

4 事故产生的原因分析 通过上述排查和分析, 已确定引风机叶片的动、 静混 合不平衡是造成支座轴承频繁烧坏的主要故障源.可是 为什么会发生此种情况呢? 根据有关规定, 引风机出厂前 都是做过静、 动平衡试验的, 此点不必怀疑.一定是锅炉 运行当中产生的问题.该单位地处多雨、潮湿的南方城 市, 使用的锅炉又是老式燃煤蒸汽锅炉, 司炉操作人员大 多数没有经过系统的培训, 实践经验有限. 而燃煤蒸汽锅 炉在使用过程中为保证燃煤能充分燃烧和减少漏煤现 象, 一般都要求在煤粉投入锅炉前进行预加水 ( 规定必须 在1~2 个班以前预加, 以便保证水分能充分渗入到煤粉 之中) .根据煤质的不同, 含水率一般在 10%~20%之间选 取. 在实际操作中, 含水率的多少全凭司炉工人的经验和 责任心来进行判断、 决定. 由于该单位自然条件和场地有 限, 锅炉用煤大部发都是露天堆放, 南方连绵不断的降雨 使煤粉的含水率大大超标 ( 未引起司炉工的警觉) .由于 煤粉含水率过多, 炉膛内燃煤燃烧的温度较以前就有所 下降, 故停留在炉膛内未能完全燃烧净的煤尘颗粒就会 增加;

虽然这些煤尘颗粒会随着高温潮湿的水蒸气与煤 焦油一起被离心风机强行吸入机壳内, 再经由风机叶片 排入室外.但由于过多潮湿........