通風(fēng)機(jī)電機(jī)軸封漏油分析及解決

盧艷君

（西山煤電東曲煤礦， 山西 古交 030200）

引言

某火電廠裝有4臺350 MW亞臨界機(jī)組。每臺鍋爐的通風(fēng)、供風(fēng)由兩臺軸流式通風(fēng)機(jī)提供，風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速895 r/min、985 r/min，軸承的降溫方式采用強(qiáng)制式冷卻液循環(huán)。生產(chǎn)過程中，油體一直從電機(jī)軸承密封結(jié)構(gòu)流出，制造廠商也未能給出合理的解釋和具體的解決措施，電機(jī)漏油會造成通風(fēng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)甚至停機(jī)，直接影響了鍋爐的發(fā)電量，使得整體經(jīng)濟(jì)效益受損，因此應(yīng)找出電機(jī)軸漏油的根本原因并提出合理解決措施。

1 通風(fēng)機(jī)電機(jī)軸漏油原因分析

1.1 軸密封結(jié)構(gòu)不合理

1）密封管路較短，產(chǎn)生的流動阻力也較小，使得泄漏油很容易沿著管路流出。

2）裝在軸承上的金屬密封片是用來平衡軸承箱內(nèi)油與外界的壓力差的裝置，但由于它不具有彈性，與軸蓋存在縫隙，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的偏心扭矩的作用下，該間隙會更不穩(wěn)定，并且由于金屬密封片與軸承存在磨損問題，最終導(dǎo)致金屬密封片不能起到作用，在壓力差的作用下使得油體泄漏。

3）一般的電機(jī)軸都是油密封，都是將金屬密封片緊貼在軸承上，通過預(yù)緊摩擦來實(shí)現(xiàn)的。這種密封方式初期的效果較好，但由于直接摩擦的影響，金屬密封片以及軸承都會產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨損，由于軸承的維修更換工作較復(fù)雜，所以一般只更換金屬密封片。在日積月累的磨損下，軸承的強(qiáng)度及表面糙度降低，導(dǎo)致其無法與密封金屬片形成密封結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生漏油問題。

4）原電機(jī)未設(shè)置甩油裝置，泄漏的油將沿著軸體流出。

1.2 軸承箱內(nèi)外壓差大

軸承箱作為儲存油的結(jié)構(gòu)，注入其中的油對于箱體內(nèi)部產(chǎn)生一定的壓力，尤其電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在油壓與軸承轉(zhuǎn)動離心力作用下，箱體內(nèi)壓高于箱體外表面壓力。電機(jī)內(nèi)側(cè)軸封處是漏油最嚴(yán)重的地方，電機(jī)的吸風(fēng)口處于該軸封一側(cè)，在氣體流動的作用下形成外部負(fù)壓區(qū)，加大了內(nèi)側(cè)軸封的內(nèi)外壓力差，使得漏油量加大。

1.3 迷宮密封的軸向間隙調(diào)整不當(dāng)

迷宮密封能否發(fā)揮密封作用取決于兩個(gè)裝置間的軸向間隙是否合理。若間隙過盈，將不能起到良好的密封作用；若間隙過緊，則會導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)二者相互摩擦撞擊，使得兩個(gè)裝置脫離位置失去密封作用。電機(jī)安裝時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子極易偏離磁場中心，而電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在磁場安培力的作用下轉(zhuǎn)子又受力被拉回磁場中，這種情況導(dǎo)致電機(jī)軸停止后的軸向方位相對于運(yùn)轉(zhuǎn)前的位置發(fā)生變化，因此使得工作人員很難調(diào)整合理的間隙大小。

2 消除電機(jī)軸封漏油的措施

2.1 布置甩油環(huán)與甩油槽

如下頁圖1所示，在常出現(xiàn)漏油問題的內(nèi)側(cè)端蓋5和外側(cè)端蓋8上布置甩油槽并加裝甩油環(huán)4和10，使得泄漏的油再進(jìn)入油箱內(nèi)。軸封結(jié)構(gòu)泄漏的油在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，流經(jīng)甩油環(huán)并在離心力作用下被拋甩到軸承箱內(nèi)壁上，大部分油自行流入軸承油箱，少量油被甩的較高落到端蓋甩油槽上，沿著槽體路徑流回油箱。除此之外，由于增加了甩油環(huán)，密封管路因此加長，而且相對于以前的直線式變成了曲折式，使得管路的流動阻力大大提高。

2.2 使用骨架油封代替金屬密封片

2.2.1 骨架油封的可行性分析

骨架油封唇口內(nèi)徑小于軸徑。骨架油封刃口處的自預(yù)緊力和螺栓彈簧的壓力一起作用于密封口，提供一定的徑向預(yù)緊力。彈簧在此處不僅僅只是起到預(yù)緊作用，還可以補(bǔ)償由于軸承偏心轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的磨損量，隨時(shí)使得箱體內(nèi)外壓力差平衡，相對于密封金屬片具有更好的密封作用。骨架油封的使用需要考慮到壓力、溫度等限制因素，需對骨架油封的使用進(jìn)行可行性驗(yàn)證.

圖1 改進(jìn)后電機(jī)軸封裝配圖

骨架油封的額定工作壓力在0.02～0.10 MPa，本廠通風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)潤滑壓力大約在0.05MPa左右，滿足其使用條件。

2.2.2 密封材料的選擇

骨架油封的溫度計(jì)算公式為：

式中：Δt為油封唇口溫度與潤滑油溫度之差，℃；v為軸承軸向線速度，m/s；K為系數(shù)，它與油封型式和潤滑油種類有關(guān)，一般在1.0～3.0范圍內(nèi)。

由該型號風(fēng)機(jī)參數(shù)得知v1=10.4 m/s，v2=7.22 m/s，K 取 2.5。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：Δt1=56.8，Δt2=51.78。

顯然 Δt1＞Δt2，所以依照 Δt1來選擇材料。

根據(jù)風(fēng)機(jī)潤滑油性質(zhì)確定出在正常工作狀態(tài)下，油溫保持在90℃左右，加上最高溫差Δt1得出骨架油封運(yùn)轉(zhuǎn)最高溫度為146.8℃。根據(jù)常用橡膠材料適用溫度范圍，選擇硅橡膠作為骨架油封材料。

2.2.3 骨架油封與軸密封部位設(shè)計(jì)

改進(jìn)前的油封處金屬密封片與電機(jī)軸承緊壓磨損，加大漏油問題，不利于封油效果。為了解決這一問題，可將甩油環(huán)與迷宮密封動環(huán)的一段相連接，形成密封軸套，這樣可以將骨架油封的唇口與軸隔開，減少了直接摩擦，也便于磨損后的更換處理。另外，軸表面粗糙度對于油封的效果也有直接的影響，粗糙度過大易使得構(gòu)件磨損，過小又不利于形成油膜達(dá)到密封效果。根據(jù)材料性質(zhì)將密封結(jié)構(gòu)處軸表面粗糙度定位1.6～3.2 μm以內(nèi)，并進(jìn)行電鍍硬化處理，以達(dá)到更好的密封效果。

2.3 優(yōu)化軸承箱內(nèi)外壓差

先在內(nèi)側(cè)軸壓蓋內(nèi)部開環(huán)形的密封腔口，隨后在蓋底鉆孔接入加熱型壓縮空氣管，通過調(diào)節(jié)氣閥和其他操作，將過濾、脫水后的熱氣注入到密封腔體內(nèi)形成正壓，以此來抵消冷卻風(fēng)扇造成的負(fù)壓，從而達(dá)到平衡軸承箱內(nèi)外壓力差的效果。此外，電機(jī)內(nèi)側(cè)軸封處布置有兩道甩油環(huán)，其骨架油封處的油相對較少，此處骨架油封唇口升溫較高，而熱控壓縮空氣的溫度遠(yuǎn)低于該摩擦溫升，因此該熱控壓縮空氣管在一定程度上還可以起到降溫冷卻作用。

2.4 正確調(diào)整迷宮密封軸向間隙

每個(gè)風(fēng)機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下的靜態(tài)值都不一樣，但在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)迷宮密封軸的軸向間隙都在3～4 mm的范圍內(nèi)，一般按照以下公式計(jì)算軸向間隙的調(diào)整量：

靜態(tài)下間隙調(diào)整值=運(yùn)轉(zhuǎn)間隙范圍標(biāo)準(zhǔn)值±軸向方位變化量?！?”“-”是通過在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)停止后，在靜態(tài)下通過觀測密封軸軸向變化使得間隙變化量的大小來確定，若電機(jī)停止后，軸向方位的變化量使得間隙減小，則使用“+”，反之亦然。例如，動態(tài)間隙范圍標(biāo)準(zhǔn)值為5 mm，間隙在軸運(yùn)轉(zhuǎn)后由于軸向位置改變增大了3 mm，那么最后在靜止?fàn)顟B(tài)下應(yīng)對密封間隙的調(diào)整值應(yīng)為2 mm，使得迷宮密封軸軸向間隙在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中始終保持在5 mm左右。

4 改進(jìn)效果

按上述措施改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)后，電機(jī)軸封的漏油問題得到了徹底的解決，同時(shí)改進(jìn)后的電機(jī)工作效率和使用壽命也大大提高，使得發(fā)電廠的效益得到改善。并且該改進(jìn)方法也為其它機(jī)械的軸承密封漏油提供了可以參考的解決方法，具有一定的推廣價(jià)值。