浅析低速筒式磨煤机主轴承温度高的原因及处理

2021-07-30宋兆华

中国设备工程 2021年14期

宋兆华

（中国石化洛阳分公司热电部，河南洛阳 471012）

1 设备简介

中国石化洛阳分公司热电部煤粉炉采用钢球磨煤机、中间储仓、热风送粉系统。每台炉配有甲、乙两套制粉系统，每套制粉系统配有1台焦作矿山机械厂生产的DTM290/470型低速筒式磨煤机。磨煤机主轴承为动静压滑动轴承，每2台磨煤机共用一套润滑油站向主轴承供油，其具体技术参数如表1。DTM系列低速筒式磨煤机由于具有煤种适应性强，运行可靠，维护方便等优点被广泛应用于中小型燃煤电厂、冶金、建材行业。

表1 DTM290/470型磨煤机参数表

2 磨煤机主轴承温度高造成的影响

在近年运行中，主轴承温度偏高故障在锅炉装置四台磨煤机中多次出现，由于主轴承设有轴温联锁保护，当轴温升至靠近联锁值时为避免突然停运导致的生产波动，班组只能主动停机。为了减缓温升速度，维持磨煤机的运行时间，运行中被迫以牺牲锅炉热效率为代价，全开出口冷风门来维持运行，但是到夏季高温时期，仍无法扭转磨煤机频繁启停的被动局面。而制粉系统启停一方面会直接造成锅炉炉膛氧量、出口温度波动，从而导致主汽温度、压力、汽包水位、炉膛负压、外排烟气氮氧化合物等关键参数发生较大波动，影响锅炉平稳生产；另一方面磨煤机频繁启动还会产生电耗增大，联轴器柱销磨损等负面影响。

3 磨煤机主轴承工作原理

DTM290/470型低速筒式磨煤机主轴承采用动静压滑动轴承，是一种既有动压润滑又有静压浮升作用的滑动轴承，用以支撑磨煤机回转部，其进出口主轴承结构形式相同，如图1：主轴承与磨煤机筒体中空轴的接触角为45～90°，轴承表面材料为铅基巴氏合金（ZCHPbSn16-16-2），该合金具有较低的摩擦系数，较好的磨合性和抗咬合性，足够的强度、硬度、韧性，良好的导热性和耐腐性。主轴承与轴承座间呈鼓形面接触，以便当磨煤机回转时可以自动调位。每个主轴承上装有两个铂热电阻，当轴承温度高于规定温度时联锁保护动作自动停磨。为了补偿由于温度影响可能产生的磨煤机轴向上长度变化，出料端中空轴颈与主轴承配合尺寸相差30mm，允许轴颈在主轴承上轴向窜动。主轴承内部设计冷却水盘管。

图1 DTM290/470型磨煤机主轴承示意图

磨煤机主轴承由稀油站供油，配套稀油站有3台高压油泵、2台低压油泵，其中低压油泵连续运行（磨煤机检修及长期停运除外），运行油压约为0.4MPa，低压油自空心轴罩壳顶部淋入，在降低主轴承热量的同时形成主轴承与轴颈间运行中必要的动压油膜；高压油泵运行油压约为35～40MPa，仅在磨煤机启停时自主轴承中部供入高压油，在静压顶升作用下，轴颈浮起约0.1～0.25mm，这样不仅大大降低磨煤机启动电流，还可避免擦伤主轴承。稀油站高、低压油泵均与磨煤机运行状态设置有油压联锁：当低压油泵油压高于0.2MPa且高压油泵油压高于35MPa时允许启动磨煤机；当低压油泵油压低于0.2MPa时启动备用低压油泵，低压油泵油压低于0.15MPa时磨煤机不允许运行。

4 磨煤机轴温高原因分析及处理

从磨煤机主轴承结构看，能够造成主轴承温度高的因素主要有以下四个方面：（1）冷却水、润滑油系统换热效果不佳；（2）磨煤机转动部振动超标；（3）转动部不光滑或间隙过小导致摩擦发热；（4）空心轴自身温度高导热至主轴承温度高。针对各因素处理措施如下。

4.1 冷却水、润滑油系统换热效果不佳

磨煤机主轴承冷却水采取循环水，因为循环水有压力低（0.2～0.3MPa）循环不畅，自身温度高（夏季会达到24℃）的缺点，容易造成冷却效果不佳。为解决该问题，现场并入新鲜水，然而，新鲜水硬度高，盘管内部结垢现象比较明显，必须定期选取柠檬酸进行酸洗疏通。

磨煤机润滑油的油质和油量也会影响主轴承的换热效果。磨煤机启动前需要先启动润滑油站建立油循环，俗称“跑油”。此时，应观察轴承座油视窗中油位、回油管油量以及润滑油站油箱油位变化，待油位达到动态平衡时，方可启动磨煤机。油质要注意以下三方面：（1）使用磨煤机厂家推荐的正确油品；（2）油质纯净，建议定期采用滤油机进行过滤并添补新油；（3）进回油温差良好，如果进回油温接近，就要解体冷油器，排查是否存在盘管堵塞或者油路密封故障形成短路，措施是对滤芯进行高压冲洗或更换密封垫片。

冷却水和润滑油系统的工作状态应是轴温偏高的首要检查对象，但除非油路、水路完全堵塞中断，否则，不会造成轴温急速上升或居高不下，因此，而一旦确认其状态良好后，就要从其他方面着手排查。

4.2 转动部振动超标

磨煤机转动部振动超标也会对轴温产生显著影响。常见的磨煤机转动部振动故障如下：（1）大小齿轮啮合面因润滑不良造成的振动，此时，应首先检查大齿轮喷淋油系统；（2）小齿轮轴承故障造成的振动；（3）减速机与电机对中偏差大；（4）减速机联轴器柱销损坏；（5）大齿轮合口螺栓及磨煤机、减速机地脚螺栓松动；（6）磨煤机筒体内部衬板脱落。当磨煤机振动异常时，也常常会伴有异响、电流波动等特征，需要及早消除。

4.3 转动部不光滑或间隙过小导致摩擦发热

磨煤机转动部相互摩擦会产生巨大热量，导致轴温显著升高，形成的原因可能有两方面：（1）磨煤机轴颈与主轴承之间因存在突兀点，无法建立良好的油膜，直接接触导致摩擦生热；（2）运行中轴颈浮升高度不足，主轴承与轴颈间隙过小导致油挡与轴颈之间发生摩擦。

油膜的建立除需良好的油循环外，还需要主轴承与轴颈表面光滑无突兀，一旦出现高点，会影响油膜的形成，此时，需要修刮主轴承和研磨轴颈来解决，如果乌金层脱胎面积在接触角内大于25%时，还需要重新浇瓦后再进行研磨修复。具体方法是在空心轴上研磨区域涂以少量红丹粉，将主轴承扣于轴上，轴不动，反复转动主轴承，使之滑动约100mm，数次后将主轴承吊起翻倒，检查主轴承与轴配合情况。合格标准是每平方厘米红丹印记达到2～3点，接触面积要大于85%。主轴承研磨后还需要在接触角的两侧加工“舌形”油槽，这种结构保证润滑油自油槽进入接触角，因为点接触，在主轴承和空心轴轴颈间形成油膜，保证良好的润滑。

除润滑不良外，转动部位间隙过小，发生了机械摩擦也是轴温异常升高的原因之一。检修时要注意空心轴轴颈与油挡在冷态下间隙必须大于25mm，如果间隙不足，临时措施可以采用连续运行高压油泵顶升筒体来扩大间隙，根本措施需要对主轴承合金层重新进行浇筑。

4.4 空心轴自身温度高导致主轴承温度升高

磨煤机研磨的煤粉依靠空预器加热后的热风送出筒体。正常情况下，由于螺旋管外表面裹有绝热层，可以降低锅炉热风与空心轴之间的热传导。由于磨煤机入口风温在330℃左右，出口温度也在80～130℃之间，如果螺旋管外绝热层破损，热风直接接触空心轴发生热传导，也会间接导致主轴承轴温度异常升高，因此需要定期对螺旋管外表绝热层进行检查更换。