離心鼓風(fēng)機(jī)軸承燒毀的原因分析

朱巧霖，汪 磊，岳慧君

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司城門山銅礦，江西九江 332000）

0 引言

城門山銅礦選礦廠磨浮車間安裝有3 臺D350-31 型離心鼓風(fēng)機(jī)，作為充氣式機(jī)械攪拌浮選機(jī)的供氣設(shè)備。3 臺鼓風(fēng)機(jī)的出口管路采用并聯(lián)方式連接，每臺鼓風(fēng)機(jī)的出口管路安裝一個(gè)手動(dòng)蝶閥，壓縮后的空氣經(jīng)過蝶閥匯合至同一管路，再經(jīng)過支路到達(dá)1#、2#系統(tǒng)浮選機(jī)。設(shè)計(jì)之初，3 臺設(shè)備按照1 開2 備用的模式運(yùn)行，為2#系統(tǒng)的浮選機(jī)供氣，后因1#系統(tǒng)流程改造，用氣量增加，運(yùn)行模式隨之改變，按照2 開1 備用的模式運(yùn)行，同時(shí)為1#、2#系統(tǒng)的浮選機(jī)供氣。

2016 年3 月和2021 年12 月，1#鼓風(fēng)機(jī)、2#鼓風(fēng)機(jī)分別發(fā)生了一次滑動(dòng)軸承燒毀的設(shè)備故障。鼓風(fēng)機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)2980 r/min，設(shè)備安裝精度要求高[1]、設(shè)備修復(fù)耗時(shí)長、備件成本高，此類故障的發(fā)生給生產(chǎn)的穩(wěn)定行造成一定的影響。對故障原因進(jìn)行詳細(xì)分析后，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，通過改造手動(dòng)蝶閥，優(yōu)化設(shè)備安全運(yùn)行的保護(hù)措施，消除了故障隱患，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

1 設(shè)備性能參數(shù)及軸承潤滑原理

1.1 設(shè)備性能參數(shù)

D350-31 型離心鼓風(fēng)機(jī)性能參數(shù)為：進(jìn)口容積流量350 m3/min，進(jìn)口壓力101.3 kPa，進(jìn)口溫度20 ℃，進(jìn)口介質(zhì)密度1.293 kg/m3，介質(zhì)為空氣，壓升42 kPa，所需功率306 kW，主軸轉(zhuǎn)速2980 r/min。

1.2 軸承潤滑原理

D350-31 型離心鼓風(fēng)機(jī)利用膜片聯(lián)軸器將鼓風(fēng)機(jī)與電機(jī)主軸相連傳動(dòng)，軸承采用滑動(dòng)軸承（由優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成的軸承體與巴氏合金軸襯組成），軸承由稀油站強(qiáng)力供油潤滑。此外，設(shè)備有高位油箱，供鼓風(fēng)機(jī)在突然停電時(shí)潤滑軸承使用。鼓風(fēng)機(jī)開啟前，將稀油站主油泵（2 臺齒輪油泵，1 開1 備用）啟動(dòng)，齒輪泵將油液從油箱內(nèi)吸出，經(jīng)過單向閥、雙筒網(wǎng)片式過濾器、冷卻器后直接送到出油口，經(jīng)由輸送管道送至滑動(dòng)軸承和高位油箱，待高位油箱備妥后，有序啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。

2 PLC 控制保護(hù)

2.1 稀油站保護(hù)

稀油站本身設(shè)有安全閥，以確保油泵不過載，安全閥的設(shè)定壓力為0.63 MPa。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到正常調(diào)定值，主機(jī)才能啟動(dòng)。壓力降到0.15 MPa 時(shí)，先是備用泵自動(dòng)啟動(dòng)。若壓力進(jìn)一步下降，低于0.05 MPa 時(shí)，發(fā)出低壓事故報(bào)警信號控制主機(jī)停車。稀油站主油泵啟動(dòng)5 min 后，高位油箱備妥，才允許啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。

2.2 鼓風(fēng)機(jī)保護(hù)

當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)主軸軸向位移值超過0.8 mm、鼓風(fēng)機(jī)前后端軸承垂直方向的振動(dòng)值超過6.5 mm/s、鼓風(fēng)機(jī)前端或后端軸承溫度超過70 ℃或主電機(jī)運(yùn)行時(shí)線圈溫度超過115 ℃時(shí)，會觸發(fā)鼓風(fēng)機(jī)主電機(jī)跳閘。

2.3 聯(lián)鎖保護(hù)

一旦稀油站停止運(yùn)行，鼓風(fēng)機(jī)主電機(jī)將立即跳閘。在鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)停機(jī)故障時(shí)，現(xiàn)場操作間會有聲光報(bào)警[2]，提醒員工及時(shí)趕往鼓風(fēng)機(jī)房。

以上保護(hù)均通過壓力變送器或探頭采集數(shù)據(jù)，輸送至PLC 控制柜，經(jīng)PLC 內(nèi)部程序判斷后輸出信號（非電量1、非電量2）到配電室高壓柜的綜合保護(hù)裝置，控制綜合保護(hù)裝置觸發(fā)高壓柜內(nèi)的真空斷路器動(dòng)作，切斷鼓風(fēng)機(jī)主電機(jī)電源，從而停止鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行[3]。

3 原因分析

（1）2016 年3 月，1#鼓風(fēng)機(jī)軸承燒毀。故障發(fā)生時(shí)，1#、2#鼓風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行，1#鼓風(fēng)機(jī)因油壓低觸及保護(hù)跳停。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)軸承處冒煙，手動(dòng)蝶閥處于完全打開的狀態(tài)，鼓風(fēng)機(jī)主軸正在反轉(zhuǎn)。判斷軸承燒毀原因?yàn)?#鼓風(fēng)機(jī)跳停，其出口手動(dòng)蝶閥未及時(shí)關(guān)閉，由于1#、2#、3#鼓風(fēng)機(jī)的出口管路采取并聯(lián)連接，1#鼓風(fēng)機(jī)因油壓低跳停后，2#鼓風(fēng)機(jī)出口的部分高壓空氣經(jīng)由1#鼓風(fēng)機(jī)的手動(dòng)蝶閥進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)殼體內(nèi)部，引起主軸反轉(zhuǎn)，主軸反轉(zhuǎn)時(shí)間超過高位油箱的保護(hù)時(shí)間，軸承失去潤滑，從而導(dǎo)致軸承燒毀[4]。

（2）2021 年12 月，2#鼓風(fēng)機(jī)軸承燒毀。故障發(fā)生時(shí)，2#、3#鼓風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行，現(xiàn)場員工發(fā)現(xiàn)浮選機(jī)異響，趕到鼓風(fēng)機(jī)房，發(fā)現(xiàn)軸承處冒煙，立即手動(dòng)停止2#鼓風(fēng)機(jī)。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)手動(dòng)開啟2#鼓風(fēng)機(jī)主油泵，油泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，壓力值為0；手動(dòng)開啟備用油泵，2#油泵無法啟動(dòng)。電工檢查發(fā)現(xiàn)備用油泵熱繼電器跳閘，復(fù)位后備用油泵可以手動(dòng)開啟，且壓力正常。此時(shí)切換到主油泵后，壓力值為0，備用油泵自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)壓，補(bǔ)壓1 s 后便立即跳停，一直重復(fù)此動(dòng)作。檢查2#鼓風(fēng)機(jī)PLC 程序，發(fā)現(xiàn)程序有跳閘輸出，現(xiàn)場觸摸屏報(bào)警信息顯示“18：01 分2#鼓風(fēng)機(jī)軸瓦溫度大于70 ℃跳閘（非2）”。有跳閘信號輸出，但高壓配電室微機(jī)綜保裝置沒有動(dòng)作，故判斷鼓風(fēng)機(jī)跳閘回路正常，微機(jī)綜保裝置故障導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)報(bào)警但未跳閘。檢查更換新微機(jī)綜合保護(hù)裝置，試驗(yàn)保護(hù)正常。因此，判斷微機(jī)綜合保護(hù)裝置故障是2#鼓風(fēng)機(jī)在軸承燒毀、主軸受損報(bào)廢的原因。

4 改進(jìn)措施

（1）對3 臺鼓風(fēng)機(jī)的手動(dòng)蝶閥進(jìn)行了集中改造，將設(shè)備原有的手動(dòng)蝶閥全部更換成電動(dòng)蝶閥，并接入PLC 控制柜，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)與蝶閥的聯(lián)鎖保護(hù)，確保鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)蝶閥完全打開，鼓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)蝶閥完全關(guān)閉。這樣，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)因故障導(dǎo)致主電機(jī)跳停時(shí)，電動(dòng)蝶閥將自動(dòng)關(guān)閉，有效避免了鼓風(fēng)機(jī)因主軸反轉(zhuǎn)而導(dǎo)致軸承燒毀的情況發(fā)生。

（2）兩次故障的最根本原因均為稀油站電動(dòng)油泵故障導(dǎo)致油壓不足，這說明對電動(dòng)油泵的日常點(diǎn)檢、維護(hù)是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)加以重視。因此，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢、潤滑工作的管理，嚴(yán)格按照點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)以及潤滑“五定”要求進(jìn)行，每季度對稀油站齒輪油泵進(jìn)行徹底檢查，確保油泵的可靠性，同時(shí)加大相關(guān)工作的監(jiān)管考核力度。

（3）新增鼓風(fēng)機(jī)保護(hù)程序：“若稀油站備用油泵在40 s 內(nèi)連續(xù)啟動(dòng)兩次，補(bǔ)壓未成功，鼓風(fēng)機(jī)將跳停，出口閥自動(dòng)關(guān)閉”（圖1）。同時(shí)，每月定期對3 臺鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)保護(hù)試驗(yàn)，并結(jié)合檢修，利用鼓風(fēng)機(jī)停機(jī)的機(jī)會再次開展保護(hù)試驗(yàn)，以此來確保鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)和微機(jī)綜保的可靠性。

圖1 新增的備用油泵連續(xù)兩次補(bǔ)壓失敗保護(hù)程序

5 結(jié)語

設(shè)備管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，當(dāng)生產(chǎn)工藝或者設(shè)備運(yùn)行條件發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮這些改變可能帶來的隱患以及后續(xù)影響，把隱患消除在萌芽中。雖然鼓風(fēng)機(jī)軸承的兩次燒毀造成了一些損失，但通過深刻總結(jié)，也留下了寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為精細(xì)化的設(shè)備管理帶來啟發(fā)。在科技日新月異的時(shí)代，設(shè)備的自動(dòng)化、集成化、智能化越來越先進(jìn)，人力的作用日趨下降，但這并不意味著對設(shè)備的日常點(diǎn)檢、巡檢不再重要，故障（事故）的發(fā)生往往就在一瞬間，然而造成故障的起因大多數(shù)是被忽視的、看似平凡的日常點(diǎn)檢、巡檢工作。設(shè)備管理工作，自動(dòng)化、集成化、智能化只是手段，人是根本要素。