通風機電機軸封漏油分析及解決

盧艷君

（西山煤電東曲煤礦， 山西 古交 030200）

引言

某火電廠裝有4臺350 MW亞臨界機組。每臺鍋爐的通風、供風由兩臺軸流式通風機提供，風機電機的額定轉速895 r/min、985 r/min，軸承的降溫方式采用強制式冷卻液循環。生產過程中，油體一直從電機軸承密封結構流出，制造廠商也未能給出合理的解釋和具體的解決措施，電機漏油會造成通風機超負荷運轉甚至停機，直接影響了鍋爐的發電量，使得整體經濟效益受損，因此應找出電機軸漏油的根本原因并提出合理解決措施。

1 通風機電機軸漏油原因分析

1.1 軸密封結構不合理

1）密封管路較短，產生的流動阻力也較小，使得泄漏油很容易沿著管路流出。

2）裝在軸承上的金屬密封片是用來平衡軸承箱內油與外界的壓力差的裝置，但由于它不具有彈性，與軸蓋存在縫隙，在電機運轉時產生的偏心扭矩的作用下，該間隙會更不穩定，并且由于金屬密封片與軸承存在磨損問題，最終導致金屬密封片不能起到作用，在壓力差的作用下使得油體泄漏。

3）一般的電機軸都是油密封，都是將金屬密封片緊貼在軸承上，通過預緊摩擦來實現的。這種密封方式初期的效果較好，但由于直接摩擦的影響，金屬密封片以及軸承都會產生較嚴重的磨損，由于軸承的維修更換工作較復雜，所以一般只更換金屬密封片。在日積月累的磨損下，軸承的強度及表面糙度降低，導致其無法與密封金屬片形成密封結構而產生漏油問題。

4）原電機未設置甩油裝置，泄漏的油將沿著軸體流出。

1.2 軸承箱內外壓差大

軸承箱作為儲存油的結構，注入其中的油對于箱體內部產生一定的壓力，尤其電機運轉時，在油壓與軸承轉動離心力作用下，箱體內壓高于箱體外表面壓力。電機內側軸封處是漏油最嚴重的地方，電機的吸風口處于該軸封一側，在氣體流動的作用下形成外部負壓區，加大了內側軸封的內外壓力差，使得漏油量加大。

1.3 迷宮密封的軸向間隙調整不當

迷宮密封能否發揮密封作用取決于兩個裝置間的軸向間隙是否合理。若間隙過盈，將不能起到良好的密封作用；若間隙過緊，則會導致電機轉動時二者相互摩擦撞擊，使得兩個裝置脫離位置失去密封作用。電機安裝時電機轉子極易偏離磁場中心，而電機運轉時在磁場安培力的作用下轉子又受力被拉回磁場中，這種情況導致電機軸停止后的軸向方位相對于運轉前的位置發生變化，因此使得工作人員很難調整合理的間隙大小。

2 消除電機軸封漏油的措施

2.1 布置甩油環與甩油槽

如下頁圖1所示，在常出現漏油問題的內側端蓋5和外側端蓋8上布置甩油槽并加裝甩油環4和10，使得泄漏的油再進入油箱內。軸封結構泄漏的油在電機高速運轉的過程中，流經甩油環并在離心力作用下被拋甩到軸承箱內壁上，大部分油自行流入軸承油箱，少量油被甩的較高落到端蓋甩油槽上，沿著槽體路徑流回油箱。除此之外，由于增加了甩油環，密封管路因此加長，而且相對于以前的直線式變成了曲折式，使得管路的流動阻力大大提高。

2.2 使用骨架油封代替金屬密封片

2.2.1 骨架油封的可行性分析

骨架油封唇口內徑小于軸徑。骨架油封刃口處的自預緊力和螺栓彈簧的壓力一起作用于密封口，提供一定的徑向預緊力。彈簧在此處不僅僅只是起到預緊作用，還可以補償由于軸承偏心轉動產生的磨損量，隨時使得箱體內外壓力差平衡，相對于密封金屬片具有更好的密封作用。骨架油封的使用需要考慮到壓力、溫度等限制因素，需對骨架油封的使用進行可行性驗證.

圖1 改進后電機軸封裝配圖

骨架油封的額定工作壓力在0.02～0.10 MPa，本廠通風機電機軸承運轉潤滑壓力大約在0.05MPa左右，滿足其使用條件。

2.2.2 密封材料的選擇

骨架油封的溫度計算公式為：

式中：Δt為油封唇口溫度與潤滑油溫度之差，℃；v為軸承軸向線速度，m/s；K為系數，它與油封型式和潤滑油種類有關，一般在1.0～3.0范圍內。

由該型號風機參數得知v1=10.4 m/s，v2=7.22 m/s，K 取 2.5。代入數據計算得：Δt1=56.8，Δt2=51.78。

顯然 Δt1＞Δt2，所以依照 Δt1來選擇材料。

根據風機潤滑油性質確定出在正常工作狀態下，油溫保持在90℃左右，加上最高溫差Δt1得出骨架油封運轉最高溫度為146.8℃。根據常用橡膠材料適用溫度范圍，選擇硅橡膠作為骨架油封材料。

2.2.3 骨架油封與軸密封部位設計

改進前的油封處金屬密封片與電機軸承緊壓磨損，加大漏油問題，不利于封油效果。為了解決這一問題，可將甩油環與迷宮密封動環的一段相連接，形成密封軸套，這樣可以將骨架油封的唇口與軸隔開，減少了直接摩擦，也便于磨損后的更換處理。另外，軸表面粗糙度對于油封的效果也有直接的影響，粗糙度過大易使得構件磨損，過小又不利于形成油膜達到密封效果。根據材料性質將密封結構處軸表面粗糙度定位1.6～3.2 μm以內，并進行電鍍硬化處理，以達到更好的密封效果。

2.3 優化軸承箱內外壓差

先在內側軸壓蓋內部開環形的密封腔口，隨后在蓋底鉆孔接入加熱型壓縮空氣管，通過調節氣閥和其他操作，將過濾、脫水后的熱氣注入到密封腔體內形成正壓，以此來抵消冷卻風扇造成的負壓，從而達到平衡軸承箱內外壓力差的效果。此外，電機內側軸封處布置有兩道甩油環，其骨架油封處的油相對較少，此處骨架油封唇口升溫較高，而熱控壓縮空氣的溫度遠低于該摩擦溫升，因此該熱控壓縮空氣管在一定程度上還可以起到降溫冷卻作用。

2.4 正確調整迷宮密封軸向間隙

每個風機在停止狀態下的靜態值都不一樣，但在運轉時迷宮密封軸的軸向間隙都在3～4 mm的范圍內，一般按照以下公式計算軸向間隙的調整量：

靜態下間隙調整值=運轉間隙范圍標準值±軸向方位變化量。“+”“-”是通過在電機運轉停止后，在靜態下通過觀測密封軸軸向變化使得間隙變化量的大小來確定，若電機停止后，軸向方位的變化量使得間隙減小，則使用“+”，反之亦然。例如，動態間隙范圍標準值為5 mm，間隙在軸運轉后由于軸向位置改變增大了3 mm，那么最后在靜止狀態下應對密封間隙的調整值應為2 mm，使得迷宮密封軸軸向間隙在電機運轉過程中始終保持在5 mm左右。

4 改進效果

按上述措施改進密封結構后，電機軸封的漏油問題得到了徹底的解決，同時改進后的電機工作效率和使用壽命也大大提高，使得發電廠的效益得到改善。并且該改進方法也為其它機械的軸承密封漏油提供了可以參考的解決方法，具有一定的推廣價值。