空压机组齿轮箱轴承温度高原因分析及处理

2022-09-10

1 现状和存在的问题

1.1 设备概况

国产空分装置中空气压缩机组由西安陕鼓动力股份有限公司生产制造。其中齿轮箱由台朔重工股份有限公司制造, 技术参数如下:

设计功率:10456KW齿形:人字齿

设计转速:5130/12762 r/min

设备型号:TA320-SFC齿数:41/102

操作系数:1.6 (DIN3990模数:4.0 1.2存在问题

压缩机组于2010年10月8日开始试车。2011年10月15日齿轮箱高速轴径向轴承温度 (以下简称瓦温) 开始升高, 其中非联轴器侧瓦温高达120℃。于2011年11月装置停车对其进行检修检查, 发现高速轴两端轴颈已变色发黄, 径向轴承下瓦瓦面均烧黑, 上瓦出现不同程度的刮瓦。

2 轴承结构及原理

齿轮箱高速轴径向轴承采用二油契轴承, 依靠液体润滑剂动压力形成的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷的滑动轴承。即依靠轴颈本身的回转, 把润滑油带入轴与轴承之间, 建立起油膜压力以承受载荷。这种支承载荷的现象通常称为油楔承载。随着轴的转动, 润滑油附着在轴颈表面, 被带入油楔中, 成楔形油膜, 产生油膜压力。当足以平衡轴的重量时, 轴就悬在油楔旋转。

3 问题原因分析及处理

机组轴承温度升高也是机组运行的一个重要监测指标, 也是机组事故常见的问题之一。引起瓦温升高的原因如下:

3.1 温度计安装不当或测温探头损坏。检查测温套的安装情况, 校准温度计, 或更换损坏的测温探头。

3.2 供油温度高或油质不符合要求检查冷却水的压力和流量, 投用备用冷却器或更换补充新油。

3.3 润滑油量减小、油压低或管网堵塞油量分布不均。检查油的粘度、含水量和抗乳化度等, 是否有堵塞现象3.4安装不当引起偏载。检查对中。

3.4 轴承的自身设计问题。在进油量不变的情况下, 轴承间隙和轴承偏心率也是导致进油量不足的主要原因。轴承间隙直接影响形成油膜的厚度以及油膜的承载能力, 最终体现在油温上。影响轴承间隙的原因主要包括以下两个方面:3.4.1轴承内径;3.4.2轴承偏心距;

按照台朔重工给定的齿轮箱高速轴轴承间隙范围0.18-0.23mm, 但根据轴承加工尺寸计算最小轴承间隙i,

式中:

d——高速轴轴颈直径, 124.83mm;

D——轴承内径, 125.14 mm;

E——二油楔轴承偏心距, 0.07mm

得到轴承最小间隙0.17+0.025mm

由此可知本次轴承温度高的主要原因是轴承间隙偏小, 油膜薄承压大, 摩擦力大, 生成热量多, 在润滑油量不变的情况下, 热量不能及时被带走, 导致热量滞留, 温度升高, 后破坏油膜, 烧毁轴瓦。

根据国内类似轴承的设计经验, 得到合理偏心率计算公式:

式中:

D——轴瓦内径, 125mm;

得到:

e=0.0938mm,

齿轮箱高速轴径向轴承给定偏心距e1=0.07mm

4 处理措施

通过上述分析, 轴承进油量小是本次轴承温度升高的主要原因。影响轴承的进油量除了管网供油不足, 二油楔轴承自身设计缺陷也是主要原因。主要包括轴承设计最小间隙和偏心距。高速轴轴颈d=124.83mm, 轴承间隙的合理范围在0.25-0.35之间, 但间隙过大对油膜形成不利, 并增大油的消耗量, 综合设备运行及生产的需要暂时无法修改润滑油管网。根据相关经验最终增加偏心距, 增大轴承内径, 使轴承间隙达到0.23-0.25mm之间。根据轴承偏心距计算公式可知, 此轴承的理想偏心距为0.0938mm, 在确定偏心距后, 依照轴承最小间隙公式 (1) 可计算本轴承的最小间隙。

D=125.2-125.28mm

通过上述计算并结合二油楔轴承特性, 以及结合国内先进的经验进行轴承整改。

5 结语

二油楔轴承在运行中的监测要兼顾轴承温度和轴承振动两个方面, 在满足轴承间隙的同时, 保证相对间隙, 为油膜达到良好的运行环境。针对大型机组在运行过程中出轴承温度升高的问题, 在保证不影响正常生产的前提下可通过调节工作润滑油压力、温度等改善状况但并不能使问题得到解决。在排除所有外围的原因后, 设计也是用户值得推敲的一个问题。通过国内外的相关经验结合现场的实际才能最有效的解决问题。

摘要：径向轴承作为转动设备的一个重要部件, 在设备运行中起着支撑转子的关键作用, 轴承设计的合理性和良好性直接影响到转子的运行状况, 甚至影响到整台机组乃至整套装置的运行。轴承温度是径向轴承运行状态监测的一个重要参数, 温度过高会加快瓦块的磨损, 导致瓦块失效甚至停车等严重后果。

关键词：齿轮箱,径向轴承,温度,间隙