大型風機軸承快速冷卻裝置在實踐中的應用

袁峰,楊勇

大型風機軸承快速冷卻裝置在實踐中的應用

袁峰,楊勇

（武鋼能源總廠，湖北武漢430083）

為徹底解決鍋爐引風機軸承溫度高的問題，設計了一套大型風機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置，可以在不停風機的情況下對風機軸承進行冷卻，大大減少了停爐次數。

鍋爐引風機；冷卻；分配式環(huán)形冷卻裝置

1 引言

鍋爐的引風機和送風機是鍋爐燃燒系統(tǒng)送風和排煙的重要輔助設備，為保證鍋爐安全運行，武鋼的燃氣鍋爐多為負壓鍋爐，即向外抽風的引風機功率高于向內送風的送風機功率2倍以上，在爐膛內形成強大負壓，以保證鍋爐安全。一旦引風機出現(xiàn)故障，鍋爐內部壓力瞬間由負壓轉正壓，爐火瞬間沖出爐膛，輕則傷害巡檢人員，重則造成鍋爐爆炸，引起群死群傷的惡性事故。因此，引風機安全運行是鍋爐保產的關鍵。

熱力廠焦耐電站有23臺燃氣鍋爐，一般配備Y4－73－11大型引風機，額定風量240000 m3/h。葉輪和電動機之間用空心管軸和聯(lián)軸器撓性連接空心軸放于護軸套筒內，可避免介質的沖刷和烘烤。轉子運行時，徑向負荷由圓柱滾子軸承承擔，軸向負荷由角接觸滾珠軸承支承。滾動軸承用油脂從外側通過兩個加油脂管注入進行潤滑。剩余油脂漏入一排泄管排出。由于安全運行的要求：引風機軸承溫度正常應在60～70℃范圍，軸承溫度90℃報警，100℃跳閘，當軸承溫度超過70℃時，每升高15℃時加油脂周期縮短一半。當發(fā)現(xiàn)軸承溫度超過正常溫度，經檢查和調整未發(fā)現(xiàn)異常應及早停止風機進行檢查處理。當風機軸承溫度超過100℃保護未動作應手動停止風機運行。

但引風機運行時由于引風機輸送的是高溫煙氣，而軸承箱又布置在風機內部。高溫煙氣對軸承進行傳熱，所以引風機軸承溫度要高出送風機軸承溫度20℃左右。特別是在夏季大負荷期間，嚴重地影響了機組的安全穩(wěn)定運行。軸承溫度高還會造成控制油溫度升高，使動葉可調頭密封件老化加重，縮短動葉可調頭的使用壽命，為防止引風機發(fā)生事故，熱力廠經常被迫停爐，給武鋼的整體煤氣平衡和3.5 MPa蒸汽供應帶來極大困擾。

為了徹底解決引風機軸承超溫這一重大隱患，我們經過不斷摸索，在國內獨家設計了一套大型風機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置，可以在不停風機的情況下對風機軸承進行冷卻，使超溫現(xiàn)象得到了基本控制，大大減少了停爐次數，保障了武鋼的整體煤氣平衡和3.5 MPa蒸汽供應。（該技術已獲批國家專利，專利號：201220706159）

2 引風機軸承溫度超溫的原因

引風機軸承由于高速旋轉和摩擦及內部質量等原因，發(fā)熱和高溫幾乎不可避免，軸承溫度超溫一般由以下原因造成；

(1)高溫煙氣對軸承進行傳熱；

(2)夏季時，露天環(huán)境溫度高再加上陽光暴曬，使軸承散熱不暢；

(3)軸承本身存在故障:

（a）軸承潤滑故障，如軸承干磨等；

（b）滾動軸承的內套與軸或外套與軸承座之間的緊力不夠，發(fā)生跑套現(xiàn)象，使軸與內套或外套與軸承之間產生相對運動而磨擦發(fā)熱；

（c）軸承間隙過小或不均勻，滾動軸承部件表面裂紋、破損、剝落等破壞潤滑的穩(wěn)定性和均勻性，使軸承發(fā)熱。

（d）軸承因振動而承受沖擊負載，嚴重時影響潤滑膜的穩(wěn)定，使軸承發(fā)熱。

（e）軸承冷卻水量不足或中斷，影響熱量的散發(fā)，使軸承溫度升高，另外油脂加的過多，也會影響熱量的散發(fā)，而使軸承溫度升高。

經我們觀察統(tǒng)計：夏季引風機軸承溫度超溫主要是高溫煙氣對軸承進行傳熱，且夏季露天環(huán)境溫度高再加上陽光暴曬，使軸承散熱不暢造成，因此，夏季引風機軸承溫度超溫難以避免，要控制其超溫故障，就必須對引風機軸承進行快速和有效地冷卻。

3 防止引風機軸承溫度超溫的措施

要解決露天使用的大型風機軸承溫度偏高問題，就必須不間斷對風機軸承進行冷卻。目前國內對引風機的冷卻手段主要以下幾個方面：

(1)利用冷卻風或壓縮空氣對軸承箱進行冷卻；

(2)控制油站油冷卻器對潤滑油進行冷卻；

(3)利用控制油站的溫度控制器調節(jié)潤滑油溫；

(4)利用冷卻水軸承箱進行冷卻。

根據武鋼內部有大量廉價、豐富的壓縮空氣的優(yōu)勢（武鋼氧氣公司專門從事壓縮空氣的生產，且壓縮空氣管道已遍布武鋼廠區(qū)），我們決定采用壓縮空氣對軸承箱進行冷卻這種方式，具體方案是：

首先在引風機軸承處裝上溫度測點，并將報警信號接入控制電腦，超過70℃，在鍋爐的DCS上報警，然后，引入壓縮空氣進入引風機旁設的冷風母管，并在現(xiàn)場配備壓縮空氣罐以保持壓縮空氣壓力恒定，最后在每臺引風機軸承處裝上的四個冷風管對風機軸承進行冷卻。

4 分配式環(huán)形風機軸承冷卻系統(tǒng)

4.1 熱力廠鍋爐引風機軸承冷卻系統(tǒng)

熱力廠鍋爐引風機軸承冷卻系統(tǒng)見圖1。

4.2 分配式環(huán)形冷卻裝置設計原理

在每一個風機旁，安裝一個四接頭分配式環(huán)形冷卻裝置，即在每臺鍋爐自備儲氣罐下面，加裝聯(lián)箱粗管，再在聯(lián)箱下開4個孔，分別由閥門控制，最后通過便于移動的膠質軟管將冷風引至風機的兩個軸承旁環(huán)形固定。

4.3 分配式環(huán)形冷卻裝置使用方法

(1)在每臺鍋爐分總風源管下面，加裝聯(lián)箱粗管，再在聯(lián)箱下開4個孔，分別由閥門控制，保證引風機軸承發(fā)熱點較多，也可進行冷卻。

(2)位于0米廠房的大型風機軸承空氣冷卻系統(tǒng)包括聯(lián)箱粗管以及四個采用耐油耐溫耐壓材料制作的軟管，各連接部位采用“快速接頭”。

(3)當風機軸承出現(xiàn)高溫時，運行人員只需將四個冷卻風閘門打開，四個風管即可同時打開對風機軸承進行全方位、不間斷冷卻，一般在一小時內，風機軸承溫度即下降至正常范圍。

4.4 大型風機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置使用效果

75 t鍋爐引風機軸承冷卻系統(tǒng)效果比較見表1（大氣溫度35℃）。由表1看出，加裝分配式環(huán)形冷卻裝置后，可在不停風機的情況下對風機軸承進行冷卻，經實測，在夏季35℃高溫環(huán)境和滿負荷運行的條件下，23臺引風機軸承溫度平均降低了20℃以上，大大減少了停爐次數，為熱力廠提高發(fā)電量及確保焦化區(qū)域蒸汽穩(wěn)定提供了強有力保證。

5 直接經濟效益

以往鍋爐風機軸承超溫，往往被迫停爐檢修，而每停爐一次，僅鍋爐能源損耗就造成0.3萬元的經濟損失，再加上每小時損失的產汽量和發(fā)電量，經濟損失極大，而大型風機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置應用后，可以在不停風機的情況下對風機軸承進行冷卻，大大減少了停爐次數，為熱力廠提高發(fā)電量及確保焦化區(qū)域蒸汽穩(wěn)定提供了強有力保證。

熱力廠三臺75t鍋爐平均負荷為60 t/h產汽量，一般20 t外供，40 t用于發(fā)電，每停爐一次損失計算如下（按鍋爐運行規(guī)程：停運后間隔24 h才允許開爐，因此，每次停爐至少損失48 h的運行時間）：

A、產汽損失：20t/h*24h*2天*3.312GJ/t*32元/ GJ=10.17萬元

B、發(fā)電損失：8000KWH*24h*2天*0.36元/ kwh=13.82萬元

即每停爐一次，直接經濟損失至少約24萬元。

熱力廠每臺75t鍋爐安裝大型風機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置后，每年至少減少10次停爐，共避免經濟損失約24萬元，另外，每小時20 t的外送蒸汽還有力保證了煉鐵、煉焦等主體工序的安全運行，創(chuàng)造了極佳的綜合效益。

6 總結

夏季引風機軸承溫度超溫主要是高溫煙氣對軸承進行傳熱，且夏季露天環(huán)境溫度高再加上陽光暴曬，使軸承散熱不暢造成，因此，夏季引風機軸承溫度超溫難以避免，要控制其超溫故障，就必須對引風機軸承進行快速和有效地冷卻。

大型風機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置借用外部送來的壓縮空氣，可以在不停風機的情況下對風機軸承進行快速冷卻，使超溫現(xiàn)象得到了基本控制，杜絕了引風機軸承夏季超溫故障的發(fā)生，大大減少了停爐次數，保障了鍋爐的安全運行。

[參考資料]

[1]于國強，劉維紅，袁彥偉.動葉可調式軸流引風機軸承溫度高的分析與控制[J].風機技術.2005年第06期.

作者簡歷：袁峰(1969-),男，武漢科技大學計算機軟件專業(yè)本科畢業(yè)，1991年參加工作，電氣主任工程師,在電站的變頻控制、發(fā)電管理、鍋爐節(jié)能方面有較深研究。擁有兩項國家專利“一種用于電動機雙通道啟動的系統(tǒng)”（專利號：201320749163）和“用于大型風機軸承的分配式冷卻裝置”（專利號：201220706159）。

《冶金動力》被認定為國家首批學術期刊

最近，國家新聞出版廣電總局發(fā)文，公布了經總局認定的首批學術期刊名單，《冶金動力》期刊名列其中。為規(guī)范學術期刊出版秩序，嚴格學術期刊出版資質，優(yōu)化學術期刊出版環(huán)境，促進學術期刊健康發(fā)展，國家新聞出版廣電總局從2014年6月起組織開展了學術期刊認定工作。國家學術期刊必須符合國家規(guī)定的8條規(guī)定，其中包括了出版單位資質、辦刊宗旨與辦刊條件、編輯人員職業(yè)資格、編委會制度和完善的審稿編輯出版工作流程、刊出文章中學術文章的比例與質量等條件。由各期刊申報，經過省級新聞出版廣電局初審上報，總局組織有關專家嚴格審核認定，于11月中旬公示后確定了第一批學術期刊名單。

《冶金動力》多年來一直嚴格按照國家有關法律法規(guī)辦刊，刊登文章以水電風氣等動力專業(yè)學術論文為主，為我國冶金行業(yè)的技術創(chuàng)新與進步作出了貢獻，是我國冶金行業(yè)有影響的權威性專業(yè)期刊，完全符合國家學術期刊標準要求。此次被順利認定為國家首批公布的學術期刊后，將為今后的各項辦刊工作奠定堅實基礎。

Practical Application of Fast Cooling Device for the Bearings of Larger Fans

Yuan Feng,Yang Yong
(The General Energy Plant of WISCO,Wuhan,Hubei 430083,China)

To completely solve the problem of high temperature in the bearings of draft fan for boiler,a distribution-type circular cooling device for the bearings of large fan was designed,which can cool the fan bearings during constant running of the fan,greatly reducing furnace shutdowns.

draft fan for boiler;cooling;distribution type circular cooling device

TH44

B

1006-6764（2015）01-0043-03

2014-08-22