鍋爐一次風機故障原因分析

付忠禮

(河南神馬尼龍化工公司，河南 平頂山 467000)

1 問題的提出

河南神馬尼龍化工公司自備電廠130 t/h循環流化床鍋爐一次風機是1臺A類重要設備，它的作用是向鍋爐運行提供有效送風，它是鍋爐的三大風機之一，其主要性能參數為:型號，SFGl30－INO.18F，左90°; 體積流量，100 600 m3/h;全壓，20 056 Pa;轉速，1450 r/min。

自該風機安裝試車以來，一直不能正常運行，主要是軸承溫度高，啟動時振動大。第1次試車時，進氣側(北側)軸承溫度急劇升高，后經調整，將該軸承安裝壓緊量調整為間隙。再次試車后，北側軸承溫度DCS盤顯示為48℃左右，但電機側(南側)軸承溫度上升，在溫度很高的情況下，試運行一段時間，溫度極不穩定，有時急劇上升，造成多次緊急停爐。有時僅能平穩運行幾天且風機流量不能超過80 t/h，若超過此值軸承溫度就會嚴重上升。雖然軸承檢修多次，均未能徹底解決問題，嚴重影響了該公司的正常生產。

2 原因分析

根據離心式風機的結構特點和現狀，對軸承溫度高的原因進行了初步分析，筆者認為該風機軸向力過大，而該型號軸承允許的軸向力太小，不能適應該工況下設備運行的需要。

(1)在離心式風機運行時，轉子上往往會產生一個相當大的軸向力，如果軸向力較大，則完全由軸承承擔，將會影響軸承的壽命，嚴重時會使軸承燒毀，進一步引起轉子過大的軸向竄動，使轉子和固定元件發生碰撞，其結果是造成機器損壞。

(2)該風機第1次試車后，再次調整安裝尺寸，由原來的北側軸承溫度升高變為南側軸承溫度升高，其主要原因是調整前軸向力由北側軸承承擔，調整后北側軸承壓緊量變為間隙，可滑動，軸向力改為南側軸承承擔。

(3)每當提高該風機運行負荷時溫度就會上升，它與提負荷時軸向力變大有關。

(4)在多次檢修過程中，軸承各種安裝數據和質量均符合生產廠商的要求。

3 計算分析

3.1 軸向力產生的原因

產生軸向力主要有2個原因:一是由于葉輪兩側間隙內氣體壓力分布不對稱，使作用在葉輪兩側的力不平衡，產生軸向力F1;二是由于氣體以一定速度沿軸向進入葉輪，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葉輪作用一個軸向動壓力F2，它與F1的方向相反。

由于空氣密度小，氣體軸向流動產生的附加軸向力F2所占比例不大，可以忽略不計，故軸向力為

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

3.2 引風機軸向力計算比較

130 t/h鍋爐一次風機、二次風機、引風機軸向力計算比較見表1。

表1 引風機軸向力計算比較

3.3 現用軸承允許的軸向載荷

3.3.1 軸承的當量動負荷

根據軸承工作時數和負荷公式

式中:L10h為使用壽命;￡為壽命指數(滾子軸承￡=10/3);n為轉速;F為當量動負荷;C為基本額定負荷。

查軸承數據并計算，其結果見表2。

表2 軸承數據計算結果

3.3.2 軸承允許的軸向載荷

由于3臺風機理論上主要承受徑向力，采取下式計算軸承允許最大軸向力，求得

式中，e，Y1為動載系數，Fzh為軸承允許最大軸向力。

代入數據求得計算結果，軸承允許最大軸向力的計算結果見表3。

表3 軸承允許最大軸向力的計算結果

3.4 軸承選用數值比較及結論

軸承選用數值比較及結論見表4。

表4 軸承選用數值比較及結論

4 軸向力過大的解決辦法

4.1 設置平衡盤

由于平衡盤的外緣與風機蝸殼之間有迷宮密封，使平衡盤兩側保持壓差，產生了一個與轉子的軸向力方向相反的平衡力。在確定平衡盤尺寸時，不能使轉子上的軸向力完全被平衡掉。設置平衡盤需要對軸進行有關的數據校核，同時要考慮平衡盤安裝方式，它的優點是可從根本上解決軸向力過大的問題。

4.2 增加軸承潤滑油冷卻系統

增加軸承潤滑油冷卻系統的方法在前期風機維持運行時得到了應用，效果良好。在實際軸向力與軸承允許軸向力值接近時，將其熱量及時帶走，該方法簡單，及時維持了風機運行，保證了鍋爐的生產，但不能從根本上解決軸向力過大的問題，需要一直面對軸承溫度及振動突然變化及鍋爐負荷提高的難題。

4.3 更換軸承

該方法的特點是需更換軸承、軸承座和主軸，其缺點是:

(1)不能從根本上解決軸向力過大的問題。

(2)投資較大，相當于更換一個風機。

5 結論

通過以上分析和計算，130 t/h循環流化床鍋爐一次風機的問題在于軸向力過大，設計時沒有計算好軸向力的平衡，以致軸承選型不當，解決這一問題的方法應根據本文第4章節慎重選擇。河南神馬尼龍化工公司采用該方法堅持運行了10個月后，對風機重新進行了設計更換，目前運行狀況良好。

［1］朱有庭.化工設備設計手冊［M］.北京:化學工業出版社，2005.

［2］祝燮權.實用五金手冊［M］.7版.上海:上海科學技術出版社，2006.