离心鼓风机轴承烧毁的原因分析

朱巧霖，汪 磊，岳慧君

（江西铜业集团有限公司城门山铜矿，江西九江 332000）

0 引言

城门山铜矿选矿厂磨浮车间安装有3 台D350-31 型离心鼓风机，作为充气式机械搅拌浮选机的供气设备。3 台鼓风机的出口管路采用并联方式连接，每台鼓风机的出口管路安装一个手动蝶阀，压缩后的空气经过蝶阀汇合至同一管路，再经过支路到达1#、2#系统浮选机。设计之初，3 台设备按照1 开2 备用的模式运行，为2#系统的浮选机供气，后因1#系统流程改造，用气量增加，运行模式随之改变，按照2 开1 备用的模式运行，同时为1#、2#系统的浮选机供气。

2016 年3 月和2021 年12 月，1#鼓风机、2#鼓风机分别发生了一次滑动轴承烧毁的设备故障。鼓风机的主轴转速高达2980 r/min，设备安装精度要求高[1]、设备修复耗时长、备件成本高，此类故障的发生给生产的稳定行造成一定的影响。对故障原因进行详细分析后，总结经验教训，通过改造手动蝶阀，优化设备安全运行的保护措施，消除了故障隐患，为设备的稳定运行提供了保障。

1 设备性能参数及轴承润滑原理

1.1 设备性能参数

D350-31 型离心鼓风机性能参数为：进口容积流量350 m3/min，进口压力101.3 kPa，进口温度20 ℃，进口介质密度1.293 kg/m3，介质为空气，压升42 kPa，所需功率306 kW，主轴转速2980 r/min。

1.2 轴承润滑原理

D350-31 型离心鼓风机利用膜片联轴器将鼓风机与电机主轴相连传动，轴承采用滑动轴承（由优质碳素钢制成的轴承体与巴氏合金轴衬组成），轴承由稀油站强力供油润滑。此外，设备有高位油箱，供鼓风机在突然停电时润滑轴承使用。鼓风机开启前，将稀油站主油泵（2 台齿轮油泵，1 开1 备用）启动，齿轮泵将油液从油箱内吸出，经过单向阀、双筒网片式过滤器、冷却器后直接送到出油口，经由输送管道送至滑动轴承和高位油箱，待高位油箱备妥后，有序启动鼓风机。

2 PLC 控制保护

2.1 稀油站保护

稀油站本身设有安全阀，以确保油泵不过载，安全阀的设定压力为0.63 MPa。当系统达到正常调定值，主机才能启动。压力降到0.15 MPa 时，先是备用泵自动启动。若压力进一步下降，低于0.05 MPa 时，发出低压事故报警信号控制主机停车。稀油站主油泵启动5 min 后，高位油箱备妥，才允许启动鼓风机。

2.2 鼓风机保护

当鼓风机主轴轴向位移值超过0.8 mm、鼓风机前后端轴承垂直方向的振动值超过6.5 mm/s、鼓风机前端或后端轴承温度超过70 ℃或主电机运行时线圈温度超过115 ℃时，会触发鼓风机主电机跳闸。

2.3 联锁保护

一旦稀油站停止运行，鼓风机主电机将立即跳闸。在鼓风机出现停机故障时，现场操作间会有声光报警[2]，提醒员工及时赶往鼓风机房。

以上保护均通过压力变送器或探头采集数据，输送至PLC 控制柜，经PLC 内部程序判断后输出信号（非电量1、非电量2）到配电室高压柜的综合保护装置，控制综合保护装置触发高压柜内的真空断路器动作，切断鼓风机主电机电源，从而停止鼓风机运行[3]。

3 原因分析

（1）2016 年3 月，1#鼓风机轴承烧毁。故障发生时，1#、2#鼓风机同时运行，1#鼓风机因油压低触及保护跳停。现场检查发现轴承处冒烟，手动蝶阀处于完全打开的状态，鼓风机主轴正在反转。判断轴承烧毁原因为1#鼓风机跳停，其出口手动蝶阀未及时关闭，由于1#、2#、3#鼓风机的出口管路采取并联连接，1#鼓风机因油压低跳停后，2#鼓风机出口的部分高压空气经由1#鼓风机的手动蝶阀进入鼓风机壳体内部，引起主轴反转，主轴反转时间超过高位油箱的保护时间，轴承失去润滑，从而导致轴承烧毁[4]。

（2）2021 年12 月，2#鼓风机轴承烧毁。故障发生时，2#、3#鼓风机同时运行，现场员工发现浮选机异响，赶到鼓风机房，发现轴承处冒烟，立即手动停止2#鼓风机。现场检查发现手动开启2#鼓风机主油泵，油泵电机运转正常，压力值为0；手动开启备用油泵，2#油泵无法启动。电工检查发现备用油泵热继电器跳闸，复位后备用油泵可以手动开启，且压力正常。此时切换到主油泵后，压力值为0，备用油泵自动启动补压，补压1 s 后便立即跳停，一直重复此动作。检查2#鼓风机PLC 程序，发现程序有跳闸输出，现场触摸屏报警信息显示“18：01 分2#鼓风机轴瓦温度大于70 ℃跳闸（非2）”。有跳闸信号输出，但高压配电室微机综保装置没有动作，故判断鼓风机跳闸回路正常，微机综保装置故障导致鼓风机出现报警但未跳闸。检查更换新微机综合保护装置，试验保护正常。因此，判断微机综合保护装置故障是2#鼓风机在轴承烧毁、主轴受损报废的原因。

4 改进措施

（1）对3 台鼓风机的手动蝶阀进行了集中改造，将设备原有的手动蝶阀全部更换成电动蝶阀，并接入PLC 控制柜，实现鼓风机与蝶阀的联锁保护，确保鼓风机运行时蝶阀完全打开，鼓风机停止运行时蝶阀完全关闭。这样，当鼓风机因故障导致主电机跳停时，电动蝶阀将自动关闭，有效避免了鼓风机因主轴反转而导致轴承烧毁的情况发生。

（2）两次故障的最根本原因均为稀油站电动油泵故障导致油压不足，这说明对电动油泵的日常点检、维护是一个薄弱环节，应当加以重视。因此，应加强设备点检、润滑工作的管理，严格按照点检标准以及润滑“五定”要求进行，每季度对稀油站齿轮油泵进行彻底检查，确保油泵的可靠性，同时加大相关工作的监管考核力度。

（3）新增鼓风机保护程序：“若稀油站备用油泵在40 s 内连续启动两次，补压未成功，鼓风机将跳停，出口阀自动关闭”（图1）。同时，每月定期对3 台鼓风机进行各项保护试验，并结合检修，利用鼓风机停机的机会再次开展保护试验，以此来确保鼓风机联动和微机综保的可靠性。

图1 新增的备用油泵连续两次补压失败保护程序

5 结语

设备管理是一个动态的过程，当生产工艺或者设备运行条件发生改变时，应当充分考虑这些改变可能带来的隐患以及后续影响，把隐患消除在萌芽中。虽然鼓风机轴承的两次烧毁造成了一些损失，但通过深刻总结，也留下了宝贵的经验教训，为精细化的设备管理带来启发。在科技日新月异的时代，设备的自动化、集成化、智能化越来越先进，人力的作用日趋下降，但这并不意味着对设备的日常点检、巡检不再重要，故障（事故）的发生往往就在一瞬间，然而造成故障的起因大多数是被忽视的、看似平凡的日常点检、巡检工作。设备管理工作，自动化、集成化、智能化只是手段，人是根本要素。