茂名熱電廠#5機(jī)組一次風(fēng)機(jī)多次跳閘導(dǎo)致軸承損壞分析

孔凡均

（茂名熱電廠，茂名 廣東 525000）

#5鍋爐一次風(fēng)機(jī)從2003年4月投運(yùn)至今，已出現(xiàn)10余次風(fēng)機(jī)軸承損壞事故，無論從單位采購安裝或者風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，都給檢修和運(yùn)行人員帶來嚴(yán)重的心理壓力，風(fēng)機(jī)軸承損壞不單造成廠設(shè)備的損失，嚴(yán)重時還影響機(jī)組的安全運(yùn)行，從更換設(shè)備到調(diào)試運(yùn)行都需要一個較長的周期，期間對于發(fā)電企業(yè)電量的損失更是不可估計，因此，一次風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行是廠效益和機(jī)組安全的前提保證。本文通過比對以往事故，從而制定一系列措施，保證機(jī)組安全可靠的運(yùn)行。

1 故障簡述

1.1 一次風(fēng)機(jī)特性參數(shù)

茂名熱電廠#5鍋爐一次風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)制造廠：上海鼓風(fēng)機(jī)廠；型號：2118B/916型；類型：離心式通風(fēng)機(jī)；額定風(fēng)量：128600M3/H；額定風(fēng)壓：14347Pa;電動機(jī)制造廠：上海機(jī)電廠；轉(zhuǎn)速：1480R/MIN；電機(jī)功率：710KW；電廠：6KV；電流：80.3A；電機(jī)型號：YKK450-4型。2011年底響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，#5鍋爐一次風(fēng)機(jī)變頻改造，通過入口調(diào)節(jié)檔板全開，變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)一次風(fēng)母管壓力的目的。

1.2 一次風(fēng)機(jī)跳閘簡述

2012年12月11日15時25分52秒，#5爐因A一次風(fēng)機(jī)振動值達(dá)到保護(hù)值，A一次風(fēng)機(jī)跳閘，觸發(fā)機(jī)組RB，聯(lián)跳A、D磨煤機(jī)，機(jī)組負(fù)荷由160MW被迫降至100MW。見圖1

圖1

由圖1可以看出，#5爐A一次風(fēng)機(jī)軸承（靠電機(jī)側(cè)）溫度15:21從52℃突然上升，15：23超過95℃，最大達(dá)252℃；15:20至15:24發(fā)三次持續(xù)的振動報警，DCS記錄顯示振動值8mm/s，最大達(dá)11mm/s。查之前兩個小時的趨勢，從14時開始，溫度由36℃緩慢上升，至15時20分達(dá)到50℃。A一次風(fēng)機(jī)跳閘后，現(xiàn)場檢查油位、油質(zhì)正常，軸承箱溫度偏高，判斷為軸承損壞。在軸承箱放出的潤滑油中發(fā)現(xiàn)保持架碎片，打開軸承箱上蓋，看到軸承外圈表面呈暗紅色，軸承保持架損壞，上部滾柱全部橫向偏移90°（下部看不到），鎖母擋圈變形，見圖2。

圖2

吊起轉(zhuǎn)子，對軸承進(jìn)行加熱、敲擊，才能將軸承從軸上拆下，用砂輪機(jī)割下一塊內(nèi)圈，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈因為過熱，內(nèi)表面金屬部分熔解，與主軸粘結(jié)，主軸表面可見白色粘結(jié)物，見圖3。

從拆下的保持架碎片和滾柱可以看出滾柱轉(zhuǎn)向后與內(nèi)圈直接發(fā)生摩擦，滾柱一邊已經(jīng)磨平，見圖4。

圖4

2012年12月14日6時20分修復(fù)啟動運(yùn)行，DCS顯示振動值為 1.2mm/s，現(xiàn)場實測振動值為軸向 0.018mm、水平0.012mm、垂直0.004mm，振動值均正常。整個搶修過程約為63個小時，期間耗油50.2噸，負(fù)荷損失約300萬kW/h。

2 風(fēng)機(jī)軸承維修記錄

#5爐A一次風(fēng)機(jī)2003年4月投運(yùn)；

2007年5月機(jī)組大修期間第一次更換新軸承；

2009年1月28日，#5爐A一次風(fēng)機(jī)電機(jī)側(cè)燒軸承，軸承損壞，更換新軸承（前后軸承均換）；

2009年2月7日，風(fēng)機(jī)振動偏大，檢測發(fā)現(xiàn)主軸彎曲變形，進(jìn)行直軸（加熱、油冷），彎曲值由原來1mm減至0.8mm，更換油擋；

2009年2月26日，風(fēng)機(jī)振動偏大，再次進(jìn)行直軸（加熱、油冷），振動值變化不大，請中試所專家到廠進(jìn)行動平衡較驗；

2009年4月26日，風(fēng)機(jī)振動偏大，外委直軸，更換軸承；

2009年9月5日，風(fēng)機(jī)電機(jī)側(cè)軸承脫皮，更換軸承；

2009年10月30日，風(fēng)機(jī)軸承脫皮、有麻點、隔離圈磨損嚴(yán)重，更換軸承（前后軸承均換）；

2011年5月23日，靠風(fēng)機(jī)側(cè)軸承高溫?zé)龎模鼡Q風(fēng)機(jī)側(cè)軸承，電機(jī)側(cè)軸承進(jìn)行清洗；

2011年11月26日，小修期間更換風(fēng)機(jī)軸承箱潤滑油；

2012年6月12日，小修期間更換風(fēng)機(jī)軸承箱潤滑油。

該軸承上次更換時間是2009年10月30日，該軸承由廣州新誠軸貿(mào)易有限公司供貨，軸承型號為：FAG 22224EASMC3；該軸承運(yùn)行至損壞前，運(yùn)行時間約為26000小時。

3 故障原因分析

（1）#5爐A一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)側(cè)軸承保持架發(fā)生斷裂，兩側(cè)滾柱直接接觸，滾柱與內(nèi)圈摩擦，軸承溫度開始上升；保持架和滾柱交替損壞，滾柱失去定位和間隔進(jìn)而發(fā)生轉(zhuǎn)向，振動開始增大；滾柱與軸承內(nèi)圈摩擦發(fā)熱，內(nèi)圈材料超溫，與軸體粘結(jié)，軸承溫度、振動迅速升高至觸發(fā)保護(hù)跳閘。這是導(dǎo)致故障發(fā)生的主要原因。

（2）#5爐A一次風(fēng)機(jī)主軸在軸承位靠葉輪端有一段變徑部分，在68mm的距離內(nèi)軸承直徑由Φ210變?yōu)棣?20，其原因是風(fēng)機(jī)廠家在設(shè)計主軸和選用軸承時，在保證基本動靜載荷滿足轉(zhuǎn)子重量和極限轉(zhuǎn)速的條件下，設(shè)計安全余量偏小，實際運(yùn)行時的動靜載荷接近軸承基本額定動靜載荷，從而導(dǎo)致軸承和零部件壽命不如預(yù)期。這也是導(dǎo)致故障發(fā)生的另一個主要原因。

（3）#5爐A一次風(fēng)機(jī)在2009年1月28日發(fā)生燒軸承事件后，造成主軸彎曲變形，經(jīng)過多次校正（直軸）后繼續(xù)使用。風(fēng)機(jī)主軸變形是導(dǎo)致故障發(fā)生的重要原因。

（4）DCS記錄顯示#5爐A一次風(fēng)機(jī)軸承溫度從14時開始，溫度由36℃緩慢上升，至15時20分達(dá)到50℃，15時23分急升至95℃，15:20至15:24發(fā)三次持續(xù)的振動報警。風(fēng)機(jī)軸承溫度持續(xù)升高運(yùn)行人員沒有引起注意、軸承振動持續(xù)報警運(yùn)行人員沒有發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)軸承故障初始階段未能及時將風(fēng)機(jī)停運(yùn)，導(dǎo)致了故障擴(kuò)大。

4 事件暴露的問題

（1）運(yùn)行人員對設(shè)備參數(shù)變化不敏感和監(jiān)盤時精神不夠集中。A一次風(fēng)機(jī)軸承溫度持續(xù)升高沒有引起注意，軸承振動持續(xù)報警運(yùn)行人員沒有發(fā)現(xiàn)。

（2）運(yùn)行人員對設(shè)備故障警惕性不高。運(yùn)行記錄11日15時10分，#5爐值班員副控監(jiān)盤時發(fā)現(xiàn)A一次風(fēng)機(jī)電機(jī)端軸承溫度上升至49℃，軸承振動上升至1.8mm/s（對比接班時的參數(shù)38℃、0.88 mm/s已有較大上升），報告主控，但主控自己不去現(xiàn)場檢查，也沒有提出要求安排其他人員去現(xiàn)場檢查，只是詢問巡檢員說15時查過未發(fā)現(xiàn)問題就了事。

5 防止事件重復(fù)發(fā)生的措施

（1）加強(qiáng)對運(yùn)行值班人員的技術(shù)培訓(xùn)及職業(yè)道德教育，值班期間要有高度的責(zé)任心，嚴(yán)格執(zhí)行巡視檢查及監(jiān)盤的相關(guān)規(guī)定。要經(jīng)常翻看各監(jiān)視畫面，密切監(jiān)視各重要參數(shù)的變化趨勢，對CRT畫面的滾動報警信號要敏感。

（2）運(yùn)行部管理人員要不定期抽檢值班人員是否能執(zhí)行現(xiàn)場相關(guān)管理規(guī)定，對于帶缺運(yùn)行設(shè)備要制定可控措施并跟蹤、組織落實到位，避免不安全事件重復(fù)出現(xiàn)。

（3）將6KV以上的電動機(jī)及相關(guān)軸承溫度高（沒有備用的直接影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行）、振動大報警信號引至后備屏以光字牌形式出現(xiàn)并加入聲音提醒值班注意及時采取措施。并重新整定報警值與跳閘值，將報警值與跳閘值拉大距離。

（4）定期檢查軸承的磨損情況，評估其壽命期。

（5）對該軸承進(jìn)行技術(shù)改造。

（6）加強(qiáng)對#5爐兩臺一次風(fēng)機(jī)的檢查和巡查，密切關(guān)注參數(shù)變化情況，做好巡查記錄。

（7）核算軸承壽命和當(dāng)量動載荷。

6 總結(jié)

茂名熱電廠#5機(jī)組在經(jīng)歷一系列事故后，雖然日趨成熟，但無可否認(rèn)的是200MW機(jī)組在時下已經(jīng)略顯老態(tài)，作為過渡機(jī)組，200MW的分散控制系統(tǒng)（distributed control systems, DCS）組態(tài)反應(yīng)慢，邏輯不完善，設(shè)備老化嚴(yán)重，將嚴(yán)重影響機(jī)組安全。從以往一次風(fēng)機(jī)跳閘過程可以看出，該機(jī)組一次風(fēng)機(jī)在2009年之內(nèi)竟然事故跳閘6次之多，風(fēng)機(jī)質(zhì)量尤其值得我們思考。運(yùn)行人員在監(jiān)盤翻界面時也要非常留意各風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，對CRT畫面的滾動報警信號要敏感。對于參數(shù)細(xì)微的變化或趨勢，能從全方面的思考，即使是設(shè)備本身的問題，也能將事故扼殺在萌芽之中，從面更好的維護(hù)與保證設(shè)備的安全運(yùn)行，從而保證企業(yè)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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