余热回收风机轴承失效分析及应急措施.pdf

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编号:20181110221244343410    类型:共享资源    大小:400.51KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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余热回收 失效分析 应急措施和 处理措施 pdf 分析及 分析及对策
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、GM冶金/矿山通用机械 i(÷^l iH iffetallurgit‘al&iffine Indu,’tr)、 【摘要】针对风机滚动轴承出现的不明原因的开 裂故障,通过调研分析,最终找到了失效原因,并提出 了有效的现场抢修方法。 【关键词l风机轴承失效分析微动疲劳 一.前言 风机是烧结机的重要设备之一,烧结风机由主排 风机、余热回收风机和环冷风机组成,其中余热回收风 机是烧结机空燃比调节的控制设备,一旦发生故障停 机,整个烧结机就会因此而全线停产,造成巨大经济损 失。因此,保障烧结风机的运行稳定,特别在轴承发生 故障的时候及时找出原因,采用正确的方法排除故障有 着特别重要的意义。 GM遵用柳■ www.tyjx.1let 2009年第10期 =.问题的提出 20世纪90年代某烧结厂从日本滨田风机引进1台变 频调速、双吸双支撑的烧结余热回收离心风机,具体参 数见下表。 风机参数表 流量 全压 温度 转速 功率 转子重 /(ra3/1.;) ,Pa ,℃ ,(drain) ,kW 量/kg 128400 8 000 300 576~l 400 880 5600 自由侧轴承为单列滚子轴承,型号:NU2330MC3/ NU330;驱动侧为了消除轴向力推力采用深沟轴承 +单列滚子轴承的方式布置,型号:6330MC3, NU2330MC3。轴承润滑为水冷却油浴润滑方式。风机 自投运以来,运行情况均为正常,但是在2008年3月发 万方数据 生了一次轴承缺油而烧毁的事故之后,却连续两次发生 轴承内圈开裂故障,造成烧结停产。 第一次轴承内圈开裂发生在2008年3月9日,风机 轴承座油槽缺油,导致了凤机自由侧轴承烧毁,主轴轴 承档部位与轴承内圈发生严重胶合。由于当时现场不具 备更换风机转子的条件,所以只能按常规检修方法实施 现场抢修,先用氧乙炔割炬将黏结在主轴上的轴承内圈 一点点剥离、割除,然后对轴承档部位用角向砂轮手工 打磨恢复原状,重新装配新的轴承后继续投入使用。但 是,风机在运行了72h后突然出现轴承温度升高,并伴 有振动增大,噪声增大现象,打开轴承箱检查,发现自 由侧轴承内圈开裂。 第二次轴承内圈开裂发生在2008年3月26日,前一 次轴承开裂后,现场进行了打磨抛光处理,然后重新装 入轴承投入使用,但是仅仅运行6天,就又出现了与上 次相同的异常情况,轴承温度持续升高至80“C并有振动 出现。打开轴承箱体检查,发现轴承内圈再次发生开裂 (如图1)。 图1轴承内圈开裂 连续两次轴承开裂故障后,采取整体更换方式检 修,更换新风机转子及轴承后,轴承开裂现象消失,轴 承振动、温度均恢复正常。 冶金/矿山通嗣机械GM、 6M细Metallurgical&Mine industo“i 外形来看,内圈壁厚22mm,长度1lOmm,经计算该型 号的轴承可以承载风机转子运行5年。据此,可以排除 轴承质量问题。 (2)轴承断口形状分析轴承的失效一般表现为 点蚀、塑性变形、磨损和胶合这四种形式,而该风机轴 承在短短17天内就连续发生了西次开裂,而且开裂的情 况相同,因此,可以排除承载,润滑等方面的因素,是 一次非一般情况的轴承失划“。 从轴承断1:1情况看,断I:1平直呈贯透性裂纹(如 图2),裂纹处有片状疲劳损伤斑纹。轴承解体后作断 口分析,断口表面平整,呈脆性断裂(如图3),疲劳 损伤斑纹与断口相连,形成疲劳断裂源。据此,可以判 断轴承内圈开裂是疲劳造成的脆性失效。 图2轴承贯透性裂纹 三.轴承失效分析 (1)轴承质量分析经查该风机轴承选用的是某 |. 图3轴承断口分析 国际知名品牌的轴承,经对轴承检测,轴承材料为优质 (3)轴承的微动疲劳微动疲劳是工件失效的重 轴承钢,平均硬度为64HRc;超声波探伤显示为I级, 要原因之一,通常发生在工件配合表面。由于配合面配 轴承组织均匀,不存在气孔杂质等内在缺陷;从轴承的 合不佳或者有轻微的松动,工件发生微幅振动时,冲击 2009年第lO罴慧tyj罂x n誓et 47第期www..-rI 万方数据 、G帆冶金/矿山通用机械 l 6M in Metallurgica,&Mine Indu.stO 48 力就会集中作用在配合面的某一局部区域(如图4), 形成微动磨损和微动疲劳,微动疲劳萌生微动疲劳裂 纹,如果这种微动持续作用,微动疲劳裂纹就会进一步 加速扩展,最终导致工件快速失效Ⅲ。 轴承 多 捌 ; f……f…… 鹾力均匀分布 轴承 轴 \ 微动点 图4轴承微动疲劳的形成 (4)余热回收风机轴承的失效原因余热同收风 机的主轴第一·次故障修复时,由于采用现场手工打磨, 主轴圆度发生改变,组装以后主轴与轴承内圈的配合不 好,风机运行时主轴与轴承内圈局部接触并在轴转动时 发生周期性的微幅高频撞击,主轴与轴承内圈相互作用 形成微动磨损、微动疲劳斑纹(如图5),由于轴承内 圈硬度高,且冲击频度、力度值较大,所以,轴承内圈 上产生的微动裂纹迅速扩展,导致轴承内嘲发生脆性断 裂,仅投入使用72h就失效。第二次故障后在修复时对 丰轴进行了打磨抛光,配合面有所改善,减弱了微动的 程度,因此轴承使用r6天才发生开裂失效。 图5轴承微动疲劳斑纹 经过对轴承的解体分析,最终找到了引起轴承开 裂失效的成凶与机理,是在微动条件下,微动疲劳裂纹 鲫逸用觚麓 w、vw.t『),3x.net 20098第10期 扩展成宏观裂纹,使轴承的强度急剧Ii降,最后造成轴 承脆性断裂。 四.抢修方法 轴承发牛胶合故障是风机常见的一种故障,出现 这种故障首选的办法应该是同时更换丰轴与轴承。如果 现场不具备更换条件而必须抢修,那么修复的成败,关 键在于能否存修复过程中使轴与轴承达到良好配合。所 以,为达到良好的配合,现场应急修复时不应完全依赖 纯手工打磨,应制作模板加以实时修正。制作模板时 应将轴承内圈的上公差作为下公差,上公差增}J1130%作 为卜公差制作一厚度为20mm的靠模,用靠模来保证手 工打磨的效果,主轴与靠模的贴合率应不低于35%的要 求。 五.结语 主轴现场修复的情况在工程实际中经常会遇到, 如果处理不好就会发生重复事故,造成不必要的损失。 了解了微动疲劳对轴承的影响,作者在另一次情况相似 的炼钢厂的一台大型风机轴承胶合的故障中,利用上述 成果,一次性解决了主轴与轴承的配合问题,获得了满 意的效果。 参考文献 …1王仁智,吴培远.疲劳失效分析[M】.北京:机械T业 出版社,1987. f21周促柴,Leo Vincent.微动磨损[MJ.北京:科学m版 社,2002.GM (收稿1:I期:2009/05/11) 万方数据
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