单级单吸悬臂离心鼓风机轴承安装改进技术

　　摘要：高速旋转机械轴承选型和装配问题，是保证设备长周期运行的首先解决的问题，转子的支撑和受力都要通过轴承来传递，所以，对风机使用厂家来说，改进设备也就意味着稳产高产。
　　设备现状
　　我公司为煤化工合成尿素工艺，造气工段现有造气炉用单级单吸悬臂离心鼓风机两台，型号为D700-12，安装时间为1990年，自安装后一直在线运行，在安装初期运行状况较好，近几年运行状况时好时坏，出现故障多为轴承损坏。最短运行时间仅为3天。轴承安装结构如图：
　　
　　故障经过
　　2008年3月23日，2#D700-12鼓风机出现异常，振动明显增大，利用EMT220袖珍测震仪检测，振动加速度从20m/s2，逐渐增大到100m/s2,有时超出量程，显示错误信息。而加速度值所显示信息为轴承运行因素。走近风机，明显感觉到剧烈振动，并伴有刺耳杂音，轴承壳处温度升高，初步判断为轴承损坏所致，停机检查，发现叶轮端向心球轴承损坏，滚道与钢球出现胶合。
　　原因分析
　　该风机轴承：近叶轮端采用6222双列安装，轴向浮动，用以消除因风机轴的热膨胀而伸长问题，近联轴器端采用7222双列面对面安装，用以承受主要的轴向力，从结构原理分析，设计合理，但是仔细分析，并根据现场条件，发现，此类安装存在部分不足，首先7222轴承游隙调整困难，调整过紧，轴承产热多，容易烧坏轴承，过松则游隙过大，振动加剧，影响使用。另外，就轴向力来说，风机正常运行后，转子轴向力水平向右，右端7222轴承受力，左端7222轴承不受力（此轴承承受向左的轴向力），在运转过程中承受轴向力的轴承只是右端的7222轴承，左端的7222轴承只起到支撑作用，用以承受径向力和喘振造成的向左的轴向力。叶轮端6222轴承主要承受径向力，同时承受很小的轴向力，并且其轴承套与外圈不定位，采用浮动固定，用以消除由于轴热膨胀造成的轴向伸长。
　　轴承安装在轴上后，有三个配合影响轴承的寿命和旋转精度，一、轴承内圈与轴。采用过盈配合，轴颈Φ110，过盈量为0.015ｍｍ，二、轴承外圈与轴承套，此配合为过渡配合，允许有小过盈。三、轴承套与机壳套座为过渡配合，允许有小的过盈，用以承受部分扭矩。检测后发现，轴承内圈与轴为过盈配合，过盈量为0.015ｍｍ，外圈与轴承套过盈，配合过盈量为0.045ｍｍ，这样的过盈量，游隙难于调整，因温度变化轴向伸缩较差，转子受热后膨胀无法消除。另外，检测机壳轴承座孔上下为0.15ｍｍ水平剖分为-0.10ｍｍ，判断座孔变形，圆度超差很多，正常圆度公差0.02ｍｍ，此孔达0.25ｍｍ，造成轴承套安装在座孔后变形，进而轴承外圈变形，导致轴承滚珠在椭圆轨道运行，轴承振动增大，磨损增大，寿命缩短，另外变形后的轴承套在转子受热膨胀后无法轴向移动，致使轴承承受因受热膨胀施加的很大的轴向力，滚珠不能在滚道内正常运转，出现偏离运行轨道，极大的缩短了轴承寿命。从拆下的轴承来看，轴承内外圈均出现脱皮现象，并且脱皮部位都在偏离中心位置。这也证明了轴承成受了较大的轴向力。
　　综上分析，近联轴器端采用两套向心推力球轴承，造成运行中，只有一个轴承承受轴向力，另一轴承不承受轴向力，又由于轴承预紧力调整困难，难于达到轴承安装要求，轴承寿命缩短，在近叶轮端轴承，由于机壳变形，轴承套过盈大，无法达到轴向膨胀和收缩时轴承轴向移动的效果，使得6222轴承承受膨胀轴向力，寿命缩短。
　　改进措施
　　针对以上现象采取措施，对近联轴器端轴承，由于此端为定位端，承受主要轴向力，采用一套向心推力球轴承和一套向心球轴承，查阅资料，向心推力球轴承一般成对使用，并没有绝对不允许单个使用的要求，故此，将原来向心推力球轴承成对使用，改为单套使用。并且，向心推力球在内侧，主要承受因转子转动指向叶轮端的轴向力和部分径向力，向心球轴承承受主要的径向力和由于喘振而产生的指向联轴器端的部分轴向力。在近叶轮端采用NU222轴承，根据资料数据，其承受最高极限转速3200r/min，并且能很好的在转子膨胀、收缩变形时，将转子轴向移动，移动距离较大，由于其承力较大，根据资料数据，采用一套轴承便能解决径向力问题，故而，此端采用一套NU222轴承。另外，由于轴承套座孔变形严重，轴承套放入座孔内后被挤压变形，同时，轴承随之变形，因轴承的径向游隙为0.02mm，座孔变形量为0.25mm，紧固轴承后轴承在椭圆轨道内运行，增加振动和磨损，轴承寿命迅速降低。由于轴承座孔加工困难，将轴承套外圆与座孔配修，使他们达到配合要求。用0.05mm塞尺检测圆周，塞进座孔小于1/4长度。检验合格。轴承安装简图如下：
　　
　　运行状况
　　改造后开车运行，检测振动值，轴承位振动速度均小于0.02cm/s，加速度小于10m/s2，位移小于0.015mm，空运行10分钟后，温度小于50℃，送风投运，运行15天，一切正常，振动值保持开车水平，没有出现波动，停机备用。
　　总结
　　造气鼓风机是为造气炉送风的高速运转设备，由于设备陈旧，变形严重，很可能出现预想不到的事件发生，故此，应因地制宜，根据现场条件采用最经济实用的方法解决实际问题，采用理论和实践相结合的方法，大胆创新，勇于改革，用最小的成本换回最大的收益。
　　注释：1、测振仪振动加速度超过100m/s2时测振仪显示错误信息。
　　2、振动速度小于0.2cm/s显示“好”在0.2cm/s～0.4cm/s显示“注意”，在大于0.4cm/s时，显示“危险”。
　　
　　参考文献：
　　1、《机械设计师手册》《机械设计师手册》编写组编写。机械工业出版社。
　　2、《滚动轴承综合样本》日本NSK样本

《单级单吸悬臂离心鼓风机轴承安装改进技术》

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