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立磨主电机轴瓦侧面巴氏合金磨损原因分析

我公司制备生料的主机设备是史密斯ATOX50辊式立磨,驱动系统减速机:FLENDER KMPS546,3767kW;主电机是湘电YRKK900-6,4000kW,10kW高压电机,传动简图如下:

 

1   故障现象

    该生料制备系统自2010年5月份投入运行以来,运转一直正常。但于2012年1月5日1时30分,中控操作员发现主电机前轴瓦温度不断升高,逐渐升至跳停温度:65℃,立即通知现场巡检工进行处理,巡检工随即用轴流风机向前轴瓦吹风降温,但仅维持到5日8时30分立磨因前轴瓦温度过高而跳停。公司技术部组织技术人员到现场进行检查,手试轴瓦瓦座温度及回油温度均不高,电机油站显示油箱温度为20℃。于是采取如下措施:加大供油量、更换热电阻(排除热电阻故障出现假信号)、调整磨机跳停联锁轴瓦温度值(由65℃调整至70℃),期间试开磨机两次,但即使在不下料的情况下,电机前轴瓦瓦温也迅速上升,且一次比一次上升的快。由此判断,电机前轴瓦已出现问题,不能再继续开机,需立即抽瓦检查。

2   抽瓦检查

     拆去电机前轴瓦上盖后,即发现下瓦座在靠近联轴器侧的空隙中有大量的巴氏合金碎片(见图4),证实了前面轴瓦受损的判断。拆下上轴瓦检查,轴瓦工作面无损伤,但靠近联轴器侧的轴瓦侧面的巴氏合金已被轴肩严重磨损,原来4mm(见图2)的厚度只剩下1.5mm(见图3)。再检查下轴瓦,发现下轴瓦的侧面已与轴肩紧密接触,轴瓦侧面的巴氏合金被磨损也是必然的了。

          

    在如图1所示位置放置千斤顶,松开主电机后轴瓦的上压盖固定螺栓,拆除RAK710联轴器钢膜片处的联接螺栓,用千斤顶将电机主轴稍稍顶起,周向转动下轴瓦(如感觉吃力,可再抬升千斤顶,注意起升幅度要尽量小),直到将下轴瓦抽出。检查发现,下轴瓦一个侧面与上轴瓦磨损情况相同,其工作面在靠联轴器侧有100mm宽也有磨损,好在磨损量不是很大,刮研修复后应该还能继续使用。

    至此,电机前轴瓦发热是因为上、下轴瓦的侧面与轴肩摩擦而引起的,很明显是窜轴了,虽然供油压力、油量、油温正常,但轴瓦也会迅速升温而导致主机跳停。

3 原因分析

    根据轴瓦侧面与轴肩接触摩擦情况来看,可以肯定是电机主轴向尾部窜动了,且窜动量较大,至少有5mm(轴瓦侧面与轴肩原有2.5mm的间隙,现在轴瓦侧面的巴氏合金又被磨损掉2.5mm,二者之和为5mm),那么找到电机主轴为什么会向后窜动则是解决问题的关键。

3.1 机械方面

    (1)可能是主减速机高速轴轴向窜动量过大引起的。我们使用千斤顶与百分表配合,测出高速轴的轴向窜动量是0.45mm,小于其正常的窜动量0.5。这种可能性可排除;

    (2)可能是联轴器问题。本驱动系统所用联轴器是RAK710型联轴器,其一端与电机相连的是弹性柱销式联轴器,另一端与减速机相连的对轮间装有钢膜片(见图1)。通过观察,联轴器装有弹性块的一侧没有问题,在装有钢膜片的一侧,发现钢膜片有轻微变形和少量断裂,因没有太大异常,当时把联轴器方面的原因也排除了。

3.2电气方面

    电气方面能影响电机主轴窜动的唯一因素就是磁中心线在开停、车时不重合而产生的少量窜动,经与公司电气主管沟通,结论是磁中线引起的窜动量也是微乎其微,根本不足以引起轴瓦与轴肩接触摩擦;况且出现轴瓦发热之前,主电机一直运转正常,那么电气方面的原因也可以排除。

4   应急措施

    因为生料库内的生料已不足以维持窑的正常生产,立磨急需开机,因最根本的原因没有找到,情急之下我们采取了应急措施:

    拆下的上、下轴瓦经过刮瓦,并用红丹粉涂沫与轴配研后安装,发现下轴瓦的侧面与主轴轴肩间隙太小,用150mm塞尺测量后,只有0.03mm(见图3),很明显,如以这样的间隙安装,开机后二者还会摩擦发热而造成主机再次跳停。于是再次取出下轴瓦,将轴瓦下瓦座与电机前面板间的调整垫片组拆除了一片,厚度2mm(原垫片组共有两片,一片2mm,一片3mm),使轴瓦安装后,保证轴瓦侧面与轴肩有2mm的间隙。垫片组位置如图4照片。

 

图4  下瓦座与电机前面板间的调整垫片组

5  试车

    用汽油清理干净轴瓦油室,按照拆瓦顺序,将拆除垫片后的下瓦座、上、下轴瓦、甩油环、上瓦盖均安装到位,移除千斤顶,将钢膜片联轴器螺栓按规定的力矩拧紧,检查现场无杂物,开启主电机油站,调整油位,于6日零晨30分开启主电机,现场温度仪表显示前后轴瓦温度均匀上升,半小时后,前轴瓦温度稳定在58.5℃,后轴瓦温度稳定在45.1℃,虽比以前正常运行时高10~20℃,但也在正常范围内,随开始投料,投料量保持在380 t/h,在确保电机轴瓦温度不上升的情况下慢慢加大投料量至420 t/h。

    这样运转至6日上午10时,主电机前轴瓦温度又出现了异常,开始不停上升,虽增加风机吹风降温,但瓦温仍慢慢逼近先前设置的主机跳停值:70℃。毫无疑问,电机主轴再次后窜,致使轴肩与轴瓦侧面接触摩擦造成轴瓦发热,不得已于12时15分再次停磨检查。

6  发现原因

    我们此次把检查的重点放在了联轴器上,移除防护罩,通过对联轴器的认真检查,发现装有钢膜片的联轴器两对轮间距明显增加(已由规定的29mm增加至37mm),膜片已有多处出现断裂、松散。看来这才是引起主电机主轴向尾部窜动的罪魁祸首,先前钢膜片的变形、少量断裂,已推动电机主轴向尾部方向窜动,但没有引起我们的注意;又经过中间两次开停机,已受损的钢膜片在磨机启动时巨大扭矩的作用下出现大量断裂,变形加剧,膜片与膜片之间的间隙进一步变大,于是推动电机主轴向尾部窜动,使轴瓦侧面与轴肩再次接触摩擦而引起发热。

7  处理方法

    最根本的原因找到了,处理起来也就更有目的性了。拆除损坏的钢膜片(已完全碎掉,见图5照片),开启电机油站,将电机主轴向前顶,使钢膜片联轴器两对轮的间距达到要求值:29mm。更换新的钢膜片,开机试车,空试没有问题,带上负荷后连续运转两天,电机前轴瓦温度稳定在38.2℃,后轴瓦温度稳定在37.1℃,彻底恢复到了正常状态。

 

图5  碎裂的钢膜片

8   结束语

    本次事故给了我们深刻的教训,事后技术部的全体人员也作了全面的总结,一致认为这是平时检查不到位,出现运行故障时分析、查找原因又不彻底而导致在处理这一故障的过程中走了弯路,愿我们的教训能给读者朋友带来帮助。


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