1、機(jī)組概述
高爐軸流風(fēng)機(jī)機(jī)組承擔(dān)著向高爐熱風(fēng)爐供風(fēng)的任務(wù)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性功能與否，直接影響高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)，機(jī)組的維護(hù)質(zhì)量是機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的保障。
AV71-15軸流風(fēng)機(jī)機(jī)組由風(fēng)機(jī)、增速箱、電動機(jī)和潤滑油系統(tǒng)等組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、高效、節(jié)能、運(yùn)行可靠及操作維護(hù)簡單等特點(diǎn)。風(fēng)機(jī)及增速箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由低速齒輪軸、支承軸承、推力軸承和高速齒輪軸、支承軸承、推力軸承和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，軸承是該風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵件之一。由于軸承較多，軸承性能的優(yōu)劣對整個機(jī)組能否穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。而該風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)推力端軸承溫度偏高現(xiàn)象不利于機(jī)組安全運(yùn)行。因此對其軸承進(jìn)行研究與改進(jìn)，提高軸承性能很有必要。
2、原因分析
由于軸流風(fēng)機(jī)的軸承集中于軸承箱內(nèi)，置于進(jìn)氣室的下方，當(dāng)發(fā)生軸承溫度高時，由于風(fēng)機(jī)在運(yùn)行，很難判斷是軸承自身質(zhì)量有問題還是潤滑、冷卻的問題。
首先是油冷器效果是否良好。按照定期保養(yǎng)的要求對油系統(tǒng)及輔機(jī)進(jìn)行了檢查。啟動油泵后，最遠(yuǎn)點(diǎn)潤滑油壓滿足要求。關(guān)閉主油泵開啟輔助油泵后壓力未見減小，經(jīng)過三次試驗(yàn)，結(jié)果一樣。調(diào)試完后，停機(jī)對潤滑油管道、閥件系統(tǒng)進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)問題。于是認(rèn)為該主潤滑系統(tǒng)及輔助潤滑系統(tǒng)不存在問題。
第二，重點(diǎn)放在風(fēng)機(jī)軸承本身。由于該軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子為剛性軸，軸向尺寸非常緊湊，這使軸承的徑向尺寸受到嚴(yán)格限制，由于軸承結(jié)構(gòu)受到限制，對軸承溫升有較大影響。從圖l風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖可以看出，該風(fēng)機(jī)是軸向進(jìn)氣，因此風(fēng)機(jī)的軸向受力包括三部分，壓縮機(jī)葉輪由于壓差產(chǎn)生的指向進(jìn)氣方向的軸向力F
a1，設(shè)為正方向；風(fēng)機(jī)的軸向分力F
a2，葉輪鎖緊螺母產(chǎn)生的軸向力F
a3，為負(fù)方向。當(dāng)F
a1>F
a2+F
a3時，推力軸承主推力面受力處于工作狀態(tài)；當(dāng)Fal<F z+F時，推力軸承副推力面受力處于工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)子軸向位置處于不穩(wěn)定狀態(tài)，由于主軸軸向間隙太小，無法補(bǔ)償軸的受熱膨脹量，造成軸承卡死，或運(yùn)轉(zhuǎn)時摩擦發(fā)熱導(dǎo)致推力端軸承溫度升高與周圍零部件f如密封裝置、軸承座）之間有摩擦。前期為解決漏油、漏氣等問題，曾對轉(zhuǎn)子進(jìn)行了改進(jìn)，軸支承軸承以四油葉軸承為主，有少部分采用橢圓瓦等，轉(zhuǎn)子為剛性軸，對轉(zhuǎn)子改進(jìn)后原有的支承軸承無法滿足要求。
在對其它類似風(fēng)機(jī)的跟蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有的機(jī)組推力軸承溫度達(dá)到78～82℃，出現(xiàn)這種情況的原因除上述提到的軸向力方向變化和軸向間隙小外，另一個主要原因是隨著風(fēng)機(jī)進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度的不斷提高，殘余軸向力也在加大，并且推力軸承推力面有效承載區(qū)線速度高，軸承溫度必會升高，其它如軸承進(jìn)油不暢、高溫機(jī)殼的熱輻射等，也會使軸承溫度升高。
3、技術(shù)研究與改進(jìn)
分析出軸承發(fā)熱的原因后，解決問題的方法是對推力軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。新設(shè)計(jì)的支承軸承為四塊可傾瓦塊結(jié)構(gòu)，見圖2，轉(zhuǎn)子的支承與旋轉(zhuǎn)通過四個可傾瓦塊來實(shí)現(xiàn)。可傾瓦塊具有內(nèi)外圓雙偏心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在軸承體中的固定采用徑向與軸向相結(jié)合的方式，根據(jù)可傾瓦塊的支點(diǎn)位置來確定軸承的旋轉(zhuǎn)方向，四個可傾瓦塊在性能上各向同性，因此軸承在所有方向上性能一致，可傾瓦塊之間可以互換。
該軸承具有抗油膜振蕩，承載能力大，高速穩(wěn)定性好，摩擦功耗小等優(yōu)點(diǎn)，可完全滿足改進(jìn)后轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)要求。原有推力軸承由于承載能力小，無法承受軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)氣壓力提高后所產(chǎn)生的軸向力，因此將主推力面改進(jìn)為可自動調(diào)心的活支瓦塊結(jié)構(gòu)。
4、改進(jìn)效果
經(jīng)過上述軸承的優(yōu)化改進(jìn)后，經(jīng)運(yùn)行觀察由于軸向距離的加大及軸向力方向變化對推力軸承的影響減小，推力軸承溫度穩(wěn)定在60℃左右，達(dá)到了預(yù)期效果。機(jī)組的運(yùn)行更加穩(wěn)定、安全、可靠，同時該推力軸承結(jié)構(gòu)，使摩擦功耗降低，機(jī)械效率提高，推力軸承有效承載區(qū)線速度降低，溫度下降，檢修周期延長一倍，從而降低了該風(fēng)機(jī)的運(yùn)行成本，提高了運(yùn)行效率和使用經(jīng)濟(jì)性。
5、建議
風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中軸承的管理不應(yīng)當(dāng)注意：適時進(jìn)行保養(yǎng)和維修，是預(yù)防和減少軸承故障，保證風(fēng)機(jī)軸承正常工作的必要條件。定期檢查油量、油質(zhì)，按要求選擇潤滑油，保持油質(zhì)清潔是保證軸承良好運(yùn)行的基礎(chǔ)；在維護(hù)和保養(yǎng)中，強(qiáng)化軸瓦的刮瓦質(zhì)量．并嚴(yán)格控制安裝間隙；裝配時要特別注意主軸竄量的調(diào)整和軸承座安裝，軸承座蓋與座體聯(lián)接不能太緊也不能太松。盡量采用先進(jìn)的診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的在線監(jiān)測。如選用軸承故障診斷儀、頻譜分析儀或設(shè)備在線監(jiān)測專家系統(tǒng)，及時準(zhǔn)確地確定軸承故障部位、故障原因，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的安全正常工作。
