解決運行中高壓電機加油脂后溫度攀升的問題

（1.神華國能天津大港發(fā)電廠）

【摘要】我廠一次風(fēng)機電機在運行時加入潤滑油脂后，都會引起軸承溫度短時間內(nèi)升高，油脂溶化、軸承發(fā)出異常聲音，面臨損壞軸承甚至打閘停機的危險。通過分析，認(rèn)為是軸承室內(nèi)徑與軸承外徑公差配合不符合設(shè)備實際需要，所以我們通過計算軸承受熱后的膨脹量，來確定軸承外圓與電機軸承室的公差配合尺寸，解決軸承膨脹引起的軸承發(fā)熱問題。

【關(guān)鍵詞】軸承室

膨脹量

公差配合1

引言

我廠一期一次風(fēng)機均為上海電機廠生產(chǎn)的6KV高壓電動機，軸承型號為SKF

6330/C3，承擔(dān)著將煤粉送入爐膛的任務(wù)，它的運行工況直接影響機組穩(wěn)定運行。由于電機處于連續(xù)運行方式，所以要定期加油脂潤滑。但是由于某種原因，我廠一次風(fēng)機在加入油脂后電機軸承溫度直線攀升，達(dá)到100度以上的高溫(正常溫度為60度)，伴隨著油脂溶化、軸承發(fā)出異常聲音，隨時有打閘停機的危險，因此，解決溫升高的問題迫在眉睫。

軸承內(nèi)油脂工作分析

電機軸承的潤滑是依靠潤滑脂內(nèi)的三維纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在剪切作用下被拉斷時析出的潤滑油，在軸承的轉(zhuǎn)動元件、軸承座和軸承座圈上形成一層潤滑膜而起潤滑作用的。當(dāng)新裝了潤滑脂的軸承開始轉(zhuǎn)動時，潤滑脂首先從轉(zhuǎn)動元件上被甩出，并快速的在軸承蓋的腔內(nèi)循環(huán)、冷卻。隨后潤滑脂又從旋轉(zhuǎn)的軸承座圈外側(cè)切入到轉(zhuǎn)動元件上，緊貼著轉(zhuǎn)動元件表面的那部分脂在剪切作用下拉斷了纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使少量析出的潤滑油在轉(zhuǎn)動元件和座圈表面上形成一層潤滑膜。其余部分的潤滑脂仍然保持完好的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起了冷卻和密封作用。在軸承剛開始轉(zhuǎn)動時，潤滑脂的湍動產(chǎn)生摩擦熱，使軸承溫度上升到一個最大值。然后，隨著不斷的剪切作用析出潤滑油，在軸承的轉(zhuǎn)動元件，軸承座和軸承座圈上形成一層潤滑膜之后，這種摩擦熱又逐漸減小，同時，不斷從轉(zhuǎn)動元件甩出到軸承蓋空腔內(nèi)的潤滑脂又起了良好的冷卻作用，從而使軸承溫度又逐漸下降，趨近于一個平衡值。

圖1

軸承完整外圈肩部

電機加油后溫升分析

3.1

現(xiàn)象描述

我廠2B一次風(fēng)機電機后側(cè)軸承在加油后半小時內(nèi)溫度突升至130度以上，進(jìn)行降溫處理未見改善，申請停運該電機解體檢查發(fā)現(xiàn)。該電機后側(cè)軸承滾珠與保持架和滑道磨損嚴(yán)重，磨下的金屬屑又與保持架粘滯在一起；軸與軸承內(nèi)圈產(chǎn)生相對運動。軸磨損量為0.15mm。

3.2

尋找原因

在小修中對2A、2B兩臺一次風(fēng)機解體檢修中均發(fā)現(xiàn)軸承均有不同程度的保持架和滑道與滾珠的磨損。檢查端蓋止口與軸承內(nèi)圓無不同心情況；定轉(zhuǎn)子氣隙均勻，同一批軸承無不合格情況（生產(chǎn)電機時軸承由我廠提供），轉(zhuǎn)子軸向間隙合格，不會是因為軸向串量小造成軸承發(fā)熱損壞。所使用的潤滑脂符合軸承廠家的要求。在對軸承和軸承室的測量過程中發(fā)現(xiàn)，軸承室的平均內(nèi)徑為（以6330＼C3軸承）319.996mm，軸承平均外徑為319.982mm，配合為0.014mm的間隙。與我廠二期國外電機比較，國外電機滾珠軸承與軸承室配合為0.01mm—0.02mm間隙。滾柱軸承為0—0.01mm間隙。同時與北京電力設(shè)備廠生產(chǎn)的的磨煤機電機比較其配合尺寸均為0—0.02mm間隙。基于此，我們懷疑是軸承室內(nèi)徑與軸承外徑間隙不合格導(dǎo)致軸承溫度攀升。

3.3

本質(zhì)原因剖析

我們知道，滾動軸承運行中加潤滑脂后，一方面,潤滑脂是半固態(tài)的，剛加進(jìn)去的時候還沒有潤滑開，或者說還沒有融化開，影響了散熱，所以溫度會在一段時間內(nèi)升高；另一方面，新加潤滑脂破壞子原軸承內(nèi)油膜的平衡狀態(tài),到重新形成油膜需要經(jīng)過一定的時間，這段時間也會引起溫度升高。

在運轉(zhuǎn)中，軸承的內(nèi)外圈溫度通常比其他部件溫度高，所以內(nèi)外圈和滾珠引起的膨脹量將抵消外圈與軸承室內(nèi)徑的間隙量S，甚至大于S，而軸承室內(nèi)圈不會向外膨脹，導(dǎo)致滾珠與滑道壓力增大，進(jìn)而摩擦力增大，軸承溫度升高，惡性循環(huán)，最終損壞軸承。

基于以上分析，想解決軸承溫升問題，關(guān)鍵在于軸承室內(nèi)徑與軸承外徑間隙S的選取。

選取間隙S

4.1

關(guān)于間隙S的規(guī)程規(guī)定(表1)

Y系列電機的軸承室公差選取

軸承室內(nèi)徑（mm)

軸承室公差（mm）

>30-50

0～+0.02

>50-80

0～+0.022

>80-120

0～+0.025

>120-160

0～+0.029

表1

軸承內(nèi)徑（mm）

軸承外徑（mm）

軸承室內(nèi)徑（mm）

2009年2A一次風(fēng)機大修

149.96

319.98

320.00

2010年2A一次風(fēng)機大修

149.97

319.99

319.99

2011年2A一次風(fēng)機大修

149.95

319.98

320.00

2012年2A一次風(fēng)機大修

149.98

319.98

319.99

2013年2A一次風(fēng)機大修

149.96

319.98

320.00

平均值

149.964

319.982

319.996

表2

根據(jù)以往檢修記錄，得出軸承參數(shù)的平均值

參照表2，計算得出間隙S=319.996-319.982=0.014mm;參照表1，間隙S在軸承室公差0～+0.029范圍內(nèi)。但是，由于軸承室公差范圍較大，在范圍內(nèi)不一定符合設(shè)備實際公差要求，所以，需要精確的計算，到底間隙S取多少，才能符合我廠一次風(fēng)機電機的實際需要。

4.2

間隙的S的計算

4.2.1

數(shù)據(jù)統(tǒng)計

根據(jù)現(xiàn)場實踐測量得出，電機軸承加油脂后的比環(huán)境溫度高8℃（與同類型電機比較），即△t=8℃，只要間隙S滿足8℃溫升膨脹的要求，軸承溫度就不會進(jìn)一步惡化。軸承外徑D1=319.982mm，軸承室內(nèi)徑D=319.996mm，軸承內(nèi)徑d=149.964mm，根據(jù)SKF《軸承綜合型錄》得出，d1=205mm,軸承外圈厚度H=205mm-150mm=55mm。根據(jù)查閱資料，軸承膨脹系數(shù)取鋼的膨脹系數(shù)a=13×10-6mm/℃。由于軸承滾珠的膨脹量由軸承滾珠與滑道的間隙抵消，所以軸承滾珠的膨脹量可不計入內(nèi)，具體軸承各部位參數(shù)代號參閱圖1。

4.2.2

計算過程

間隙S取決于溫升8℃的軸承內(nèi)外圈的膨脹量，即S=△d1+

△H，其中△d1是軸承內(nèi)圈膨脹量，△H是軸承外圈膨脹量；根據(jù)金屬膨脹的計算公式△L=a×L×△t（a為鋼的膨脹系數(shù)，L為金屬長度，△t為溫升，△L為金屬膨脹量），則

d1=

a×d1×△t=

13×10-6×205×8=0.0213

mm--------------------（式1）

H=

a×H×△t=13×10-6×55×8=0.0057mm-----------------------（式2）

由式1和式2得出

S=△d1+

△H=0.0213

mm+0.0057

mm=0.027

mm-----------------------（式3）

由式3，我們可以計算出軸承室內(nèi)徑應(yīng)該為

D′=

D1+0.027

mm

=319.982

mm

+0.027

mm

=320.009

mm

效果檢驗

在對軸承室進(jìn)行擴徑處理后運行三個月，對電機檢查，軸承運行良好，滾珠保持架與滑道無磨損。注油時溫度上升僅有5—10度屬正常范圍。在一期其他機組檢修過程時對另外幾臺電動機進(jìn)行同樣處理也達(dá)到了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)

【1】

郭惠俊.SKF軸承綜合型錄.上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1994.【2】

李立碑

孫玉福.金屬材料的熱膨脹系數(shù).機械工業(yè)出版社，2011.