空壓機(jī)組齒輪箱軸承溫度高原因分析及處理

李維特 丁少勇（云天化呼倫貝爾金新化工有限公司工程管理部，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021506）

1 現(xiàn)狀和存在的問題

1.1 設(shè)備概況

國產(chǎn)空分裝置中空氣壓縮機(jī)組由西安陜鼓動力股份有限公司生產(chǎn)制造。其中齒輪箱由臺朔重工股份有限公司制造,技術(shù)參數(shù)如下：

設(shè)計功率：10456KW齒形：人字齒

設(shè)計轉(zhuǎn)速：5130/12762 r/min

設(shè)備型號：TA320-SFC齒數(shù)：41/102

操作系數(shù)：1.6（DIN3990模數(shù)：4.01.2存在問題

壓縮機(jī)組于2010年10月8日開始試車。2011年10月15日齒輪箱高速軸徑向軸承溫度（以下簡稱瓦溫）開始升高，其中非聯(lián)軸器側(cè)瓦溫高達(dá)120℃。于2011年11月裝置停車對其進(jìn)行檢修檢查，發(fā)現(xiàn)高速軸兩端軸頸已變色發(fā)黃，徑向軸承下瓦瓦面均燒黑，上瓦出現(xiàn)不同程度的刮瓦。

2 軸承結(jié)構(gòu)及原理

齒輪箱高速軸徑向軸承采用二油契軸承，依靠液體潤滑劑動壓力形成的液膜隔開兩摩擦表面并承受載荷的滑動軸承。即依靠軸頸本身的回轉(zhuǎn)，把潤滑油帶入軸與軸承之間，建立起油膜壓力以承受載荷。這種支承載荷的現(xiàn)象通常稱為油楔承載。隨著軸的轉(zhuǎn)動，潤滑油附著在軸頸表面，被帶入油楔中，成楔形油膜，產(chǎn)生油膜壓力。當(dāng)足以平衡軸的重量時，軸就懸在油楔旋轉(zhuǎn)。

3 問題原因分析及處理

機(jī)組軸承溫度升高也是機(jī)組運行的一個重要監(jiān)測指標(biāo)，也是機(jī)組事故常見的問題之一。引起瓦溫升高的原因如下：

3.1 溫度計安裝不當(dāng)或測溫探頭損壞。檢查測溫套的安裝情況，校準(zhǔn)溫度計，或更換損壞的測溫探頭。

3.2 供油溫度高或油質(zhì)不符合要求檢查冷卻水的壓力和流量，投用備用冷卻器或更換補(bǔ)充新油。

3.3 潤滑油量減小、油壓低或管網(wǎng)堵塞油量分布不均。檢查油的粘度、含水量和抗乳化度等，是否有堵塞現(xiàn)象3.4安裝不當(dāng)引起偏載。檢查對中。

3.4 軸承的自身設(shè)計問題。在進(jìn)油量不變的情況下，軸承間隙和軸承偏心率也是導(dǎo)致進(jìn)油量不足的主要原因。軸承間隙直接影響形成油膜的厚度以及油膜的承載能力，最終體現(xiàn)在油溫上。影響軸承間隙的原因主要包括以下兩個方面：3.4.1軸承內(nèi)徑；3.4.2軸承偏心距；

按照臺朔重工給定的齒輪箱高速軸軸承間隙范圍0.18-0.23mm，但根據(jù)軸承加工尺寸計算最小軸承間隙i，

i=D－d－2e……………………（1）

式中：

d——高速軸軸頸直徑,124.83mm；

D——軸承內(nèi)徑,125.14 mm；

E——二油楔軸承偏心距,0.07mm

得到軸承最小間隙0.17+0.025mm

由此可知本次軸承溫度高的主要原因是軸承間隙偏小，油膜薄承壓大，摩擦力大，生成熱量多，在潤滑油量不變的情況下，熱量不能及時被帶走，導(dǎo)致熱量滯留，溫度升高，后破壞油膜，燒毀軸瓦。

根據(jù)國內(nèi)類似軸承的設(shè)計經(jīng)驗，得到合理偏心率計算公式：

e=D×0.15%×0.5………………（2）

式中：

D——軸瓦內(nèi)徑，125mm；

得到：

e=0.0938mm,

齒輪箱高速軸徑向軸承給定偏心距e1=0.07mm＜e由此可知本軸承的偏心距已經(jīng)偏小。只有軸承內(nèi)徑是導(dǎo)致軸承間隙偏小的主要原因。

4 處理措施

通過上述分析，軸承進(jìn)油量小是本次軸承溫度升高的主要原因。影響軸承的進(jìn)油量除了管網(wǎng)供油不足，二油楔軸承自身設(shè)計缺陷也是主要原因。主要包括軸承設(shè)計最小間隙和偏心距。高速軸軸頸d=124.83mm，軸承間隙的合理范圍在0.25-0.35之間，但間隙過大對油膜形成不利，并增大油的消耗量，綜合設(shè)備運行及生產(chǎn)的需要暫時無法修改潤滑油管網(wǎng)。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗最終增加偏心距，增大軸承內(nèi)徑，使軸承間隙達(dá)到0.23-0.25mm之間。根據(jù)軸承偏心距計算公式可知，此軸承的理想偏心距為0.0938mm，在確定偏心距后，依照軸承最小間隙公式（1）可計算本軸承的最小間隙。

D=125.2-125.28mm

通過上述計算并結(jié)合二油楔軸承特性，以及結(jié)合國內(nèi)先進(jìn)的經(jīng)驗進(jìn)行軸承整改。

5 結(jié)語

二油楔軸承在運行中的監(jiān)測要兼顧軸承溫度和軸承振動兩個方面，在滿足軸承間隙的同時，保證相對間隙，為油膜達(dá)到良好的運行環(huán)境。針對大型機(jī)組在運行過程中出軸承溫度升高的問題，在保證不影響正常生產(chǎn)的前提下可通過調(diào)節(jié)工作潤滑油壓力、溫度等改善狀況但并不能使問題得到解決。在排除所有外圍的原因后，設(shè)計也是用戶值得推敲的一個問題。通過國內(nèi)外的相關(guān)經(jīng)驗結(jié)合現(xiàn)場的實際才能最有效的解決問題。

[1]離心式壓縮機(jī).大連工學(xué)院編.化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]董青久.某機(jī)組推力軸承瓦溫高的分析和措施，中國風(fēng)機(jī)專業(yè)期刊，53-56.

[3]機(jī)械故障診斷教程，美國本特利內(nèi)華達(dá)公司.

[4]沈立智.大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)檢測與故障診斷，機(jī)械工業(yè)出版社，35-37.

[5]于群，齊富民，聞天苑主編.最新軸承設(shè)計與技術(shù)規(guī)范、故障診斷實務(wù)全書，當(dāng)代中國音像出版社.