熱媒爐風(fēng)機(jī)軸承座的改造

引言

進(jìn)口60B01風(fēng)機(jī)是瓶級切片事業(yè)部60K01熱媒爐的重要附屬設(shè)備,它的穩(wěn)定運行是保證熱媒爐乃至整個聚酯生產(chǎn)線穩(wěn)定運行的前提。由于多年連續(xù)運行,風(fēng)機(jī)故障頻發(fā),主要表現(xiàn)在:軸承座磨損,導(dǎo)致軸承跑外圈,軸承座密封失效漏潤滑油,軸承燒毀現(xiàn)象時有發(fā)生。60B01風(fēng)機(jī)軸承座和傳動軸采購周期長、價格昂貴,如果風(fēng)機(jī)頻繁出現(xiàn)故障,則沒有足夠的備件可換,這給熱媒爐的連續(xù)穩(wěn)定運行帶來了嚴(yán)重的隱患。每次因漏油、跑外圈導(dǎo)致軸承燒毀,都會使檢修人員工作量大大增加,又影響工作環(huán)境,因此大膽提出將60B01軸承座的改造作為穩(wěn)定生產(chǎn)、保證設(shè)備正常運行的重要措施。

離心風(fēng)機(jī)工作原理如下:氣體軸向進(jìn)入離心風(fēng)機(jī)內(nèi),當(dāng)氣體通過旋轉(zhuǎn)葉輪的流道時,由于葉片的作用,葉輪對氣體做功產(chǎn)生巨大的離心力,使氣體獲得能量(靜壓和動能)。氣體壓力提高和動能增加后突然轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇陲L(fēng)機(jī)軸的徑向運動,當(dāng)氣體獲得的能量足以克服其阻力時,則可將氣體輸送到高處或遠(yuǎn)處。

離心風(fēng)機(jī)主要由葉輪、機(jī)殼、軸封、前導(dǎo)器、傳動部件等部分組成。

風(fēng)機(jī)的故障原因有出口壓力不足,振動大,葉輪、軸承損壞,軸封泄漏等。本文只介紹風(fēng)機(jī)軸承座的故障。

1風(fēng)機(jī)軸承座故障原因分析

1.1軸承座的作用

進(jìn)口60B01風(fēng)機(jī)軸承座原來是一種剖分式結(jié)構(gòu)(圖1),在風(fēng)機(jī)中主要起連接電機(jī)、支撐葉輪、傳動作用。與懸臂式風(fēng)機(jī)相比具有保護(hù)電機(jī),減少振動,防止因軸承損壞而導(dǎo)致電機(jī)燒

毀的作用。

1.2故障原因分析

60B01軸承座損壞頻繁,是造成風(fēng)機(jī)故障的主要原因。該風(fēng)機(jī)軸承座結(jié)構(gòu)在原設(shè)計上存在著一些問題,它采用的是剖分式結(jié)構(gòu),兩只滾動軸承(NU214)分別固定在傳動軸兩端的兩個剖分軸承座之間,軸承外圈靠卡簧定位,內(nèi)圈靠鎖緊螺母鎖緊錐形軸套達(dá)到在軸上固定的目的。

(1)設(shè)計缺陷。軸承外圈用兩個擋圈固定,配合間隙較大,軸承有較大的竄動余量,軸承與軸承座相對運動摩擦,造成軸承跑外圈,一旦軸承跑外圈必然導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動增大,噪聲增大,軸承損壞加劇。同時,軸承游隙得不到精確調(diào)整,振動較大。

(2)安裝精度達(dá)不到要求。由于軸承座是剖分式結(jié)構(gòu)且采用油潤滑方式,兩半軸瓦之間使用石棉墊片密封,石棉墊片具有較大的壓縮量,軸瓦與軸承外圈的配合公差得不到精確保證,有時會出現(xiàn)軸承外圈壓不緊的情況,進(jìn)而直接導(dǎo)致軸承跑外圈。

(3)軸承座漏油。該軸承座油標(biāo)為玻璃管,采用油氈密封,由于是剖分式結(jié)構(gòu),靜密封點多,極易漏油。漏油嚴(yán)重會導(dǎo)致軸承缺油,軸承潤滑不良會加劇軸承滾道及滾子磨損,使振動增大,從而造成軸承損壞。

(4)備件價格昂貴,庫存少。該備件需進(jìn)口,價格極其昂貴,并且采購周期較長,風(fēng)機(jī)頻繁故障時則無備件可用,在極端故障情況下給快速恢復(fù)生產(chǎn)帶來了巨大挑戰(zhàn)。

2改造方案及實施步驟

2.1改造方案

一方面依據(jù)該設(shè)備的安裝位置,設(shè)計并加工一根新軸,使其一端滿足與風(fēng)機(jī)葉輪、蝸殼的連接配合,另一端滿足與聯(lián)軸節(jié)的連接配合:設(shè)計并加工一只軸承座,改剖分式為整體式。另一方面改原先的油潤滑方式為脂潤滑方式,采用2#鋰基進(jìn)行潤滑,軸承內(nèi)側(cè)增設(shè)擋油環(huán)。

2.2實施步驟

在一致性和利舊的原則下進(jìn)行改造。

2.2.1風(fēng)機(jī)軸承座體的改造思路與設(shè)計

(1)原60B01軸承座的中心高為110mm,改造后的中心高與原先一致,能保證安裝的一步到位,不需要附加任何墊片。為此,在設(shè)計中保持軸承座110mm的中心高。

(2)選7314向心推力軸承,要求軸承與小150mm軸承座孔相配,軸承座孔的尺寸公差為+0.01~＋0.03mm(圖2)?？紤]到風(fēng)機(jī)運行中軸承既要承受軸向力,又要承受徑向力,故選用向心推力球軸承。軸承座孔小150mm的選用,主要考慮軸承熱裝于軸上冷卻后,內(nèi)圈與軸為過盈配合,整體裝入軸承座后,軸承外圈與軸承座孔為間隙配合。其中葉輪端靠軸承壓蓋壓緊軸承外圈,聯(lián)軸節(jié)端靠軸承壓蓋壓緊一彈簧墊片,靠彈簧墊片的彈力實現(xiàn)滾動軸承的軸向預(yù)緊,減少游隙(滾動軸承的游隙在軸承工作時因內(nèi)外圈溫升而減小,因工作負(fù)荷作用,滾動體與套圈會產(chǎn)生彈性變形而使游隙增大,有時游隙突然變化,會大大降低軸的剛度和旋轉(zhuǎn)精度,引起風(fēng)機(jī)的振動和噪聲,受風(fēng)機(jī)出口儀表調(diào)節(jié)風(fēng)門開閉的影響,振動、噪聲尤為明顯)。

(3)使軸承座的四個地腳螺栓與原軸承座螺栓孔位置一致,避免在原基礎(chǔ)上鉆孔、攻絲。

(4)軸承座的材質(zhì)選用HT250。HT250為珠光體灰口鑄鐵,有較高的強(qiáng)度,耐磨性、耐熱性、減震性良好,鑄造性較好,適宜制造軸承座。鑄造時不得有砂眼、氣孔、裂紋,鑄件做時效處理。

2.2.2傳動軸的改造思路與設(shè)計

(1)新軸的設(shè)計在長度上與舊軸一致,便于改造后安裝,減少機(jī)體的調(diào)整。在傳動軸的結(jié)構(gòu)上做較大的改變(圖3)。

(2)在風(fēng)機(jī)葉輪安裝端軸頸小45mm處與軸小70mm中間處設(shè)立小55mm軸徑,此處是軸與風(fēng)機(jī)蝸殼的密封部位,同時避免小45mm軸徑與小70mm軸徑直接相接,減小由于同一軸上軸徑懸殊而引起的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力集中,避免傳動軸剪切斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。

(3)為繼續(xù)使用原風(fēng)機(jī)葉輪和聯(lián)軸節(jié),設(shè)計中使新軸兩端尺寸與之相匹配,采用基孔制過渡配合。

(4)兩軸承安裝小70mm軸頸處的同軸度要求為0.01mm,便于軸承安裝,更主要的是避免因同軸度相差太大引起風(fēng)機(jī)振動,造成軸承損壞。

(5)小70k6軸兩處經(jīng)對軸承的軸向預(yù)緊量、軸在軸承座中允許最大軸向竄動量≤0.8mm等因素的綜合考慮,通過尺寸鏈的計算最終兩軸承安裝小70mm處的長度分別為74mm、78mm。

(6)風(fēng)機(jī)軸材質(zhì)選用45#鋼,調(diào)質(zhì)處理。

2.2.3軸承座的潤滑與密封

將原先的油潤滑方式改為脂潤滑方式,考慮到現(xiàn)場風(fēng)機(jī)露天工作條件和狀況,采用2#鋰基脂,在軸承座上增設(shè)兩個加油孔、兩個排油孔,在軸承背后設(shè)計擋油環(huán),傳動軸軸封采用油氈密封,杜絕潤滑脂泄漏,以保證軸承的潤滑效果(圖4)。

3結(jié)語

改造后的60B01風(fēng)機(jī)軸承座與原先的軸承座相比結(jié)構(gòu)更簡單,檢修、安裝、定位方便,經(jīng)在60B01.1、60B01.2、60B01.3位置連續(xù)三年的考驗,風(fēng)機(jī)運行電流普遍較以前低2~4A,徹底解決了過去故障頻發(fā)等一系列問題,為熱媒爐的穩(wěn)定運行提供了可靠保證。

新軸承座在改造過程中,堅持能利用的零部件盡可能利用的原則,避免了全部設(shè)備更新帶來的資金浪費。原先一套新進(jìn)口的軸承座需十多萬元,而每臺風(fēng)機(jī)軸承座的改造費用僅需一萬元,三臺可減少備件費用三十多萬元。

本次改造取得了一定成績,得到了本單位領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)同事的大力支持,充分體現(xiàn)了團(tuán)隊合作精神,也為其他設(shè)備改造提高可靠性、增大產(chǎn)能、降低維修成本打下了堅實基礎(chǔ),堅定了技術(shù)信心。但風(fēng)機(jī)故障多變,因此對我們技術(shù)人員提出了更高的要求,也需機(jī)、電、儀、管、操"五位一體"共同協(xié)作,才能更好地維護(hù)設(shè)備,確保穩(wěn)定運行。以后我們會進(jìn)一步探索利用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù),力爭將故障消滅在萌芽狀態(tài),為設(shè)備的高可靠性穩(wěn)定運行做出貢獻(xiàn)。