袁峰,楊勇

大型風(fēng)機軸承快速冷卻裝置在實踐中的應(yīng)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(fēng)機軸承溫度高的問題，設(shè)計了一套大型風(fēng)機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置，可以在不停風(fēng)機的情況下對風(fēng)機軸承進行冷卻，大大減少了停爐次數(shù)。

鍋爐引風(fēng)機；冷卻；分配式環(huán)形冷卻裝置

1 引言

鍋爐的引風(fēng)機和送風(fēng)機是鍋爐燃燒系統(tǒng)送風(fēng)和排煙的重要輔助設(shè)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(fēng)的引風(fēng)機功率高于向內(nèi)送風(fēng)的送風(fēng)機功率2倍以上，在爐膛內(nèi)形成強大負壓，以保證鍋爐安全。一旦引風(fēng)機出現(xiàn)故障，鍋爐內(nèi)部壓力瞬間由負壓轉(zhuǎn)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(fēng)機安全運行是鍋爐保產(chǎn)的關(guān)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(fēng)機，額定風(fēng)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(nèi)，可避免介質(zhì)的沖刷和烘烤。轉(zhuǎn)子運行時，徑向負荷由圓柱滾子軸承承擔(dān)，軸向負荷由角接觸滾珠軸承支承。滾動軸承用油脂從外側(cè)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(fēng)機軸承溫度正常應(yīng)在60～70℃范圍，軸承溫度90℃報警，100℃跳閘，當(dāng)軸承溫度超過70℃時，每升高15℃時加油脂周期縮短一半。當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸承溫度超過正常溫度，經(jīng)檢查和調(diào)整未發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及早停止風(fēng)機進行檢查處理。當(dāng)風(fēng)機軸承溫度超過100℃保護未動作應(yīng)手動停止風(fēng)機運行。

但引風(fēng)機運行時由于引風(fēng)機輸送的是高溫?zé)煔?，而軸承箱又布置在風(fēng)機內(nèi)部。高溫?zé)煔鈱S承進行傳熱，所以引風(fēng)機軸承溫度要高出送風(fēng)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(diào)頭密封件老化加重，縮短動葉可調(diào)頭的使用壽命，為防止引風(fēng)機發(fā)生事故，熱力廠經(jīng)常被迫停爐，給武鋼的整體煤氣平衡和3.5 MPa蒸汽供應(yīng)帶來極大困擾。

為了徹底解決引風(fēng)機軸承超溫這一重大隱患，我們經(jīng)過不斷摸索，在國內(nèi)獨家設(shè)計了一套大型風(fēng)機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置，可以在不停風(fēng)機的情況下對風(fēng)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(shù)，保障了武鋼的整體煤氣平衡和3.5 MPa蒸汽供應(yīng)。（該技術(shù)已獲批國家專利，專利號：201220706159）

2 引風(fēng)機軸承溫度超溫的原因

引風(fēng)機軸承由于高速旋轉(zhuǎn)和摩擦及內(nèi)部質(zhì)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?zé)煔鈱S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(nèi)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(nèi)套或外套與軸承之間產(chǎn)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(jīng)我們觀察統(tǒng)計：夏季引風(fēng)機軸承溫度超溫主要是高溫?zé)煔鈱S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(fēng)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(fēng)機軸承進行快速和有效地冷卻。

3 防止引風(fēng)機軸承溫度超溫的措施

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

(1)利用冷卻風(fēng)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(diào)節(jié)潤滑油溫；

(4)利用冷卻水軸承箱進行冷卻。

根據(jù)武鋼內(nèi)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(chǎn)，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(fēng)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(fēng)機旁設(shè)的冷風(fēng)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(fēng)機軸承處裝上的四個冷風(fēng)管對風(fēng)機軸承進行冷卻。

4 分配式環(huán)形風(fēng)機軸承冷卻系統(tǒng)

4.1 熱力廠鍋爐引風(fēng)機軸承冷卻系統(tǒng)

熱力廠鍋爐引風(fēng)機軸承冷卻系統(tǒng)見圖1。

4.2 分配式環(huán)形冷卻裝置設(shè)計原理

在每一個風(fēng)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(zhì)軟管將冷風(fēng)引至風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(dāng)風(fēng)機軸承出現(xiàn)高溫時，運行人員只需將四個冷卻風(fēng)閘門打開，四個風(fēng)管即可同時打開對風(fēng)機軸承進行全方位、不間斷冷卻，一般在一小時內(nèi)，風(fēng)機軸承溫度即下降至正常范圍。

4.4 大型風(fēng)機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置使用效果

75 t鍋爐引風(fēng)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(fēng)機的情況下對風(fēng)機軸承進行冷卻，經(jīng)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(fēng)機軸承溫度平均降低了20℃以上，大大減少了停爐次數(shù)，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(jīng)濟效益

以往鍋爐風(fēng)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(jīng)濟損失，再加上每小時損失的產(chǎn)汽量和發(fā)電量，經(jīng)濟損失極大，而大型風(fēng)機軸承分配式環(huán)形冷卻裝置應(yīng)用后，可以在不停風(fēng)機的情況下對風(fēng)機軸承進行冷卻，大大減少了停爐次數(shù)，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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)濟損失至少約24萬元。

熱力廠每臺75t鍋爐安裝大型風(fēng)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(jīng)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(jié)

夏季引風(fēng)機軸承溫度超溫主要是高溫?zé)煔鈱S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(fēng)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(fēng)機軸承進行快速和有效地冷卻。

大型風(fēng)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(fēng)機的情況下對風(fēng)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(fēng)機軸承夏季超溫故障的發(fā)生，大大減少了停爐次數(shù)，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(diào)式軸流引風(fēng)機軸承溫度高的分析與控制[J].風(fēng)機技術(shù).2005年第06期.

作者簡歷：袁峰(1969-),男，武漢科技大學(xué)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(fēng)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(xué)術(shù)期刊

最近，國家新聞出版廣電總局發(fā)文，公布了經(jīng)總局認定的首批學(xué)術(shù)期刊名單，《冶金動力》期刊名列其中。為規(guī)范學(xué)術(shù)期刊出版秩序，嚴格學(xué)術(shù)期刊出版資質(zhì)，優(yōu)化學(xué)術(shù)期刊出版環(huán)境，促進學(xué)術(shù)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(xué)術(shù)期刊認定工作。國家學(xué)術(shù)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(zhì)、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(xué)術(shù)文章的比例與質(zhì)量等條件。由各期刊申報，經(jīng)過省級新聞出版廣電局初審上報，總局組織有關(guān)專家嚴格審核認定，于11月中旬公示后確定了第一批學(xué)術(shù)期刊名單。

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

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