锅炉烟气再循环风机轴承故障诊断分析.pdf

设备管理与维修2023 翼8（下）0引言能源作为社会发展的动力源泉，同时也是社会经济增长的物质基础。我国在能源战略中长期发展的规划中，能源电气化是主要方向，并且可以有效推动社会经济转向绿色发展1。余热回收可以做到有效提高能源利用效率，锅炉烟气再循环系统可以对余热进行回收利用。1监测简介2023 年 1 月，公用工程一部动力与水处理区域出现振动异常信号，排查发现故障来源为 1#锅炉装置烟气再循环风机系统，现场生产要求锅炉持续运行，无法满足长时间停止运行的需求，当停机过久时，可能导致不满足生产需要，并为生产现场带来很大的困难与隐患2。在发现异常情况后，现场迅速通知相关人员，相关的监测人员对监测数据进行及时且详细的分析，及时发现故障来源，并进行排查。1.1循环风机测点布置循环风机包括轴承座、风机、电机等（图 1），没有布置固定测点，监测人员在采集数据时，针对风机两个轴承座的水平（H）、垂直（V）、轴向（A）共 6 个位置进行采集数据，图 1 中 1 测点为驱动端轴承座；2 测点为风机叶轮侧轴承座。1.2风机主要参数该设备型号为 XOEI53-63，介质为烟气，温度 250 益，压力651 Pa，风量 3364.8 m3/h，设备转速 2970 r/min，功率 90 kW，宁波伯克杰特工业风机有限公司生产，轴承型号为滚动轴承SKF2218K，D=200mm，d=110 mm，n=18，N=970/60 r/min=49.5 r/min（D：外环直径，d：内环直径，n：滚动体数目，N：转速频率）3。1.3监测数据根据各测点的振动监测数据，对驱动端（1V、1H、1A）及叶轮端（2V、2H、2A）轴承座数据进行了频谱分析。检修前各测点振动值见表 1。频谱图、波形图及 peakvue 频谱如图 2 所示。2故障分析该风机为环保设备，须各部门沟通后处理，暂时进行监测特护运行。1 月 11 日至 15 日特护监测运行数据无波动，1 月 16 日再次补充润滑脂后数据（泵驱动端：水平 1.9、垂直 4.2、轴承冲击 24.9 g忆s，泵自由端：水平 1.8、垂直 2.8、轴承冲击6.4 g忆s）均有明显好转。从现场技术员了解到该轴承为滚动轴承，查询轴承故障相关摘要：1#锅炉烟气再循环风机是公用工程一部动力与水处理区域锅炉装置重要的发电辅助设备，若发生故障被迫停车，将直接影响到其他装置的稳定运行。2023 年 1 月 1#锅炉烟气再循环风机驱动端出现异常振动，振动剧烈，风机驱动端振动速度有效值达到6.57 mm/s，经过多次的监测分析，准确的找到故障原因，及时提出了解决措施，避免了设备事故的发生。关键词：再循环风机；润滑脂；故障诊断中图分类号：TK228文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.08D.79锅炉烟气再循环风机轴承故障诊断分析李磊1，成果2，马海余3（1.兰州石化公司研究院，甘肃兰州730060；2.兰州石化公司化工储运中心，甘肃兰州730060；3.兰州石化分公司机电仪运维中心，甘肃兰州730060）图 1风机测点锅炉 1#循环风机振动值/（mm/s）PK/（g忆s）H（水平）V（垂直）A（轴向）泵驱动端2.65.6-44.8泵自由端2.94.8-17.3表 1检修前各测点振动值图 2驱动端 2H、2V 方向速度、Peakvue 频谱骳髎髕设备管理与维修2023 翼8（下）特征频率经验公式3，将现场实际设备参数代入相关经验公式，得出故障频率，SKF2218K 轴承相关部位的结果如下：淤滚动体故障频率：BSF艺N（0.5-1.2/n）=21.78 Hz；于保持架故障频率：FIT艺N（0.2n-1.2/n）=195.03 Hz；盂内环故障频率：BPFI艺N（0.5n+1.2）=554.4 Hz；榆外环故障频率：BPFO艺N（0.5n-1.2）=435.6 Hz。结合振动数据及图谱分析，400 Hz 故障频率与轴承外环故障特征频率435.6 Hz相吻合，故判断驱动端轴承外圈和滚动体存在点蚀、保持架出现故障。建议立即停机检修，1月18日停机检修。更换2218K轴承1套，加注防水耐高温润滑脂回装并试车。400 Hz外圈故障频率消失，PK+值恢复正常范围，与故障判断分析基本一致。诊断结论如下：淤轴承的整体结构分析结果表明，故障点可能存在于轴承的外环；于经过专家的诊断分析，建议该机组进行停车，并整体检修，在检修期间，需注意对轴承、叶轮等部分的检修；盂现场工况复杂，并且因为需要连续性生产，压缩机组暂无法进行停车检修操作，为应对这种情况，需向该轴承内部空间强压入过量润滑脂，与此同时，需进一步加强对该机组的状态监测，例如监测轴承温度，一旦温度出现较大波动则需要立即停车，以防止故障的发生，如抱轴的现象4。3现场验证3.1拆机检查2023年 1 月 18 日，经过检修人员拆检，发现如下问题：淤轴承2218K外圈损坏明显，坑槽可能是异物导致（但未发现，保持架未发现缺陷）（图 3a）；于滚动体划痕与外圈坑槽有关（图 3b）；盂更换2218K轴承1套，加注防水耐高温润滑脂回装并试车。400 Hz外圈故障频率消失，PK+值恢复正常范围，与故障判断分析基本一致。3.2试车运行评价检修后试车各测点振动值见表 2，检修后轴承驱动端频谱如图 4 所示。3.3监测总结各测点数据均在标准范围，轴承部件故障频率的准确性是导致判断准确率的唯一标准，加强故障频率计算分析能力，轴承安装过程避免异物进入轴承盒内，杜绝此类故障发生。更换轴承后，送风机在驱动端轴承的振动值降至 2.13 mm/s 以下，说明现场设备运行情况良好。故障特征频率情况显示，设备不存在轴承外环故障特征频率，说明维持该状态保持轴承健康运行。4故障总结现场设备出现振动异常信号后，经过排查，发现故障来源为1#锅炉装置烟气再循环风机系统，对现场情况进行诊断分析，结果表明产生故障的主要原因是润滑脂被严重污染，同时轴承间隙过大，最终造成轴承失效。被污染的润滑脂导致滚动体表面与滚道产生点痕，轴承间隙过大使轴承内环滚道表面存在划痕，导致轴承的振动参数出现较大波动，最终导致轴承磨损失效5。对该故障进行诊断分析后，总结现场维修处理经验如下：今后在现场维修、维护中，要确保新轴承的安装操作符合相关标准，并注意轴承锁紧，保证螺母到位；在加注润滑脂方面，需要确保加注器的干净，保证润滑油油质不受到外界污染等事项；设备故障发生后，要及时进行排查，并对数据进行整理分析，找到相关故障发生原因、总结经验，避免类似的情况再次发生。参考文献1中国长期低碳发展战略与转型路径研究课题组清华大学气候变化与可持续发展研究院.读懂碳中和：中国 20202050 年低碳发展行动路线图 M.北京：中信出版社，2021.2王旭红.高压旋转电机的状态监测和故障诊断研究 D.长沙：湖南大学，2002.3刘立峰.大型电机冷却风扇的实验测量与模拟计算 D.上海：上海交通大学，2007.4孟涛.齿轮与滚动轴承故障的振动分析与诊断 D.西安：西北工业大学，2003.5邱阿瑞，尹彤.电机滚动轴承的故障诊断 J.大电机技术，1996（4）：25-29.编辑毕来金图 32218K 轴承故障锅炉 1#循环风机振动值/（mm/s）PK+（g忆s）H（水平）V（垂直）A（轴向）风机驱动端1.61.0-9.8风机自由端2.12.3-14表 2检修后试车各测点振动值图 4更换轴承后驱动端 2H、2V 方向速度频谱骳髎髖