抱轴事故

抱轴事故（共5篇）

抱轴事故 篇1

一、故障描述

酮苯装置脱蜡重油滤液泵P407是炼油三厂的关键机泵, 型号150YⅡ-150×2, 结构为双支撑离心泵。轴承润滑方式为脂润滑。2011年酮苯装置大检修, 对407泵进行技术改造, 由原来的脂润滑改为油雾润滑。装置开工后, 连续两次出现抱轴, 抱轴后的轴呈蓝黑色, 见图1。

二、分析

1. 测量轴承装配间隙

轴承端盖至轴承端面的距离为0.04mm, 符合离心泵维护检修规程 (SHS 01013-2004) 的标准值0.02~0.06mm。

2. 轴向力过大

引起轴向力波动的因素有叶轮口环超标、平衡管堵塞及平衡盘磨损。经检查, 三者均符合标准。

3. 润滑不良

进行了油雾润滑改造的泵数量较多, 如果是因为油品的问题, 其他泵也应该出现类似现象, 经查其他泵未见异常。所以, 油品的问题可以排除。最后决定从油雾润滑本身的结构和系统查找原因。

三、油雾润滑原理

1. 油雾润滑系统

油雾润滑系统使用压缩空气将系统内油箱中的润滑油雾化, 润滑油被雾化成1~2μm的粒子, 这种油雾化粒子不会凝结或粘结在管壁上, 微小的油粒子通过管道被空气带到需要润滑的位置上, 在需要润滑的位置均装有凝缩嘴, 油雾在凝缩嘴处凝缩, 使小颗粒油变成较大颗粒油, 形成具有润滑效果的油雾, 油雾在轴承表面形成良好的油膜, 压缩空气会在油雾润滑的同时带走轴承的热量。油雾不断润滑设备轴承, 使轴承腔保持微正压环境, 以减少来自外界的污染。

2. 油雾润滑组成

(1) 气源处理部分。气源在进入油雾发生器之前, 要经过过滤, 以便除去杂质, 保证油雾洁净;干燥, 用来除去水分, 如果油雾中含有水分, 会加快轴承的损坏;加热, 使压缩空气保持在适当的温度范围内, 从而能够使润滑油雾化效果达到最佳。

(2) 油雾发生部分。油雾发生采用的是DLIMON雾化工艺, 借助压缩空气, 在雾化单元内将润滑油雾化成悬浮在高速空气喷射流中的微细油颗粒, 它具有高效性和抗阻塞性, 雾化效果好, 易于输送。在这一部分也有一个加热器, 对要雾化的油进行加热, 如果油的温度过低, 不易流动, 会影响雾化效果。

(3) 油雾输送及分配部分。从油雾发生器至各润滑点的连接, 是油雾输送管道和分配器。油雾从主管道进入支管道之后, 在进入喷嘴之前, 可以根据实际情况选择安装油雾分配器, 从而使一个支管道可以同时给多个润滑点提供油雾。

(4) 凝聚喷嘴。油雾润滑的效果取决于喷嘴, 喷嘴的选择主要依据轴承型号、连接管件、排油口直径、油雾压力来确定。凝缩喷嘴主要有两大类:普通凝缩喷嘴, 高效凝缩喷嘴。

(5) 凝结油收集容器。此装置用于收集从轴承箱和分配器排出的凝结油, 可以把这些收集起来的油统一处理, 一般不建议将回收油用于油雾润滑。

四、P407油雾系统结构分析与处理结果

气源处理部分、油雾发生部分、油雾输送与分配部分及凝结油收集容器, 为整个油雾润滑系统的公用部分, 如果其中的某一部分发生故障, 整个系统都不能正常运行, 泵房内的其他泵也都会出现类似的故障, 所以应该从喷嘴上找原因。喷嘴部分的结构示意图见图2。

喷嘴通过螺纹连接固定在轴承端盖上, 油雾经喷嘴喷洒于轴承滚珠表面进行润滑, 喷嘴下端的油孔应露出端盖边缘对准滚珠。经拆检, 发现喷嘴上的油孔没有露出轴承端盖的边缘, 油雾无法直接喷射到滚珠表面, 轴承润滑不良导致了抱轴事故的发生。至此, 事故原因可以确定, 是油雾润滑系统的生产厂家对所改造设备测绘不准确, 喷嘴安装位置过浅。作为施工单位, 对油雾润滑系统基本知识了解不够透彻, 施工中没有及时发现缺陷, 造成维修成本增加。

对喷嘴进行二次加工, 将喷嘴下移至油孔并对准滚珠位置, 用螺纹定位。泵回装后开工, 轴承温度正常, 未再出现抱轴现象。

柴油发动机抱轴的原因及预防 篇2

1 柴油发动机抱轴的特征及判断

烧瓦抱轴是柴油发动机的常见故障之一。发动机抱轴:在使用中, 由于柴油发动机机油变质、短缺, 及轴颈与轴瓦之间的间隙不当, 使轴与瓦之间不能形成良好的油膜, 导致干摩擦, 在高温、高压和高转速下, 轴瓦的耐磨合金层剥落损伤, 与轴颈粘在一起, 出现咬死现象。

通常出现以下几种症状时, 即可判断该柴油发动机的轴瓦有可能烧了。①在柴油发动机加油口处或曲轴箱通风口处有白烟, 缸体外部曲轴部位附近温度明显高于其它部位;②机油压力波动大并大幅下降;③检查机油滤清器和油底壳时, 发现有轴瓦合金粉末;④发动机冒黑烟, 排气有强烈的爆发声, 以至突然熄火, 此时切离离合器, 转动曲轴, 出现曲轴转不动或转动困难, 这表明轴瓦抱轴。

2 发动机抱轴原因及预防

烧瓦抱轴发生的时间, 有的在使用中突然发生, 有的在修后未工作前发生, 在使用中突然发生属于使用方面的原因, 在修后未工作前发生属于修理方面的原因。下面分析这两种原因及其预防方法。

2.1 使用方面的原因及预防

①机油不足, 油泵吸不到油。②冬季机油内有水结冰, 油底预热不够, 强行起动发动机, 会造成油泵传动轴扭断、传动齿轮打齿等情况。③冬季机油预热不够, 油呈固体状不流动而局部机油被吸空造成油泵断油。④换机油时油底油堵未及时扭紧, 或忘记扭紧, 工作时油堵丢失, 造成机油突然全部漏掉。⑤外露的机油管与其它机件接触后, 产生振动摩擦, 将油管磨漏使机油全部漏掉。⑥机油过脏, 或滤清器不起作用, 油内含有的杂质刮伤瓦片;尤其铝基轴瓦更为严重, 一旦被刮落下的金属屑排不到油路之外, 挤压后粘连在瓦片上, 积累过多, 使瓦片发热与轴抱死。令机油管断裂脱落, 使机油内漏。⑦缸盖炸裂。⑧由于发动机高温, 阻水圈漏水, 使冷却水进入油。⑨发动机超负荷工作时间过长, 使机油温度高于水温, 破坏油膜。⑩驾驶员长期不观察油压表, 或机油指示器, 当油压为零时未及时发现, 使之不能提前找出故障原因加以排除。

对于使用方面造成的烧瓦抱轴故障, 预防措施就是对发动机要精心保养, 严格使用操作保养规程, 做到勤观察、勤检查、勤保养。

2.2 修理方面的原因及其预防

出炉辊道抱轴原因分析及改进设计 篇3

出炉辊道是本立恒钢铁股份有限公司高线加工制造的钢锭快速运送装置, 按照设计图纸加工完成交付用户不久, 就接到了用户关于出炉辊道上线运行发生抱轴故障的问题反馈, 现场查看出炉辊道, 发现辊道的传动轴与轴承座紧紧抱在一起, 轴承不起作用, 出炉辊道的滚筒无法在电机的带动下转动, 造成加热后的钢锭滞留在辊道上, 不能继续正常运送到粗轧机, 导致整条生产线停产的严重后果。

2 结构及组成

出炉辊道及轴承座的具体结构如图1所示。出炉辊道是由出炉辊道滚筒和两端轴承座组成, 出炉辊道右端轴颈通过CL4齿式联轴器与电机减速器相连, 由电机带动滚筒旋转, 辊筒转动将加热后的钢锭快速运送到粗轧机进行粗轧。两端轴承选用调心滚子轴承23224CC/W33, 轴承的精度等级为P0级;轴承座外部设计有冷却水道, 轴承座内侧与轴颈之间安装油封, 其配合选用间隙配合H10/f9, 轴承的内圈与轴采用基孔制过盈配合, 轴承外圈与轴承座采用过渡配合。

1.出炉辊道滚筒2.轴承座3.定位套4.螺钉5.轴承闷盖6.轴档7.轴承透盖8.轴承

3 故障排查及原因分析

3.1 故障排查

经过对出炉辊道发生抱轴过程的分析, 出炉辊道安装到生产线上刚开始运行情况良好, 随着工作时间的延长, 在轴向和径向方向轴承座和转动轴彻底抱死。随即将出炉辊道从生产线上拆卸下来, 返回公司进行返修, 在拆解的时候, 发现除了轴承座孔和轴承以及轴承和内轴之间拆卸非常困难以外, 左端轴承座靠近滚筒一侧与传动轴已经焊死在一起;另一端轴承座靠近滚筒一侧与轴同样因为间隙太小, 焊死在一起, 轴承座的右端, 轴承座、定位套及内轴也紧紧抱在一起, 从而导致出炉辊道无法转动。

3.2 原因分析

经过对出炉辊道发生抱轴现象工作条件的实地了解和观察, 其工作的环境非常恶劣, 钢坯由蓄热式加热炉加热到980~1 150℃, 由推钢机将加热后的钢坯推到出炉辊道上, 这时钢坯的温度是850~900℃, 钢坯迅速将热量传导给出炉辊道的滚筒, 滚筒随着工作时间的延长, 温度逐渐升高, 最后热量传导达到平衡, 出炉辊道的温度达到650℃, 出炉辊道两端的轴承座和出炉辊道中间传动轴同样在热传导和热辐射的作用下, 温度不断升高, 内部的传动轴的温度接近400℃, 由于出炉辊道两端的轴承座外部有强制冷却水道, 冷却水道的温度基本保持在80℃左右。在如此恶劣的工作环境中, 首先辊道传动轴的温度比轴承座的温度高, 轴承内圈的温度比轴承外圈的温度高, 轴承内圈的热膨胀量比轴承外圈的热膨胀量大, 导致轴承的工作游隙比装配游隙小, 最后导致两端调心滚子轴承游隙成为负值, 直至抱死。其次中间传动轴受热膨胀后, 其传动轴的长度方向的膨胀量远大于径向方向的膨胀量, 因此在轴向方向使轴承的轴向间隙随着温度的升高, 逐渐减小, 这同样也是发生抱轴的一个重要因素之一。因此, 出炉辊道抱轴的主要原因是出炉辊道装置受外来热源的影响, 受热膨胀造成配合间隙变小, 随着工作环境温度的升高, 最终导致抱轴现象的发生。

4 改进设计

根据以上抱轴原因分析, 在充分考虑高温工作环境的情况下:从以下几个方面对出炉辊道的结构进行改进:

1) 调整轴承安装的轴向间隙。根据图1中出炉辊道和轴承座的结构, 调心滚子轴承23224CC/W33安装在轴承座中, 轴承外圈分别固定在轴承座和轴承端盖之间, 轴承内圈固定在传动轴的轴肩和轴端挡板之间, 传动轴受到出炉辊道上热钢坯的影响, 温度急剧升高, 传动轴的轴向膨胀量△L (mm) 可由下式估算:

式中:△t为传动轴的温度差;a为钢的线膨胀系数, a=0.000 011;h为传动轴两轴肩之间的长度。

一般情况下出炉辊道连续工作2 h后, 传动轴的温度约为400℃, 与室温的温差△t为375℃, 传动轴两个轴肩之间的长度h=974 mm, 经计算, 传动轴的两轴肩轴向膨胀量△L=4.017 mm。

发生抱轴的轴承安装在轴肩和轴承盖之间的轴向间隙只有0.5 mm, 在改进结构设计时将轴承内外圈的安装间隙改为2 mm, 即可满足由于传动轴受热膨胀的轴向间隙要求。

2) 调整轴承座与轴安装的径向间隙。轴承座与传动轴安装油封的位置φ135H10/f9, 受到热膨胀的影响, 根据式 (1) 轴颈的温度也大约为400℃, 与室温的温差△t为375℃, 传动轴轴颈d=135 mm, 经计算传动轴径向膨胀量△L约为0.557 mm。

发生抱轴的轴承座与传动轴之间的间隙最小为0.043 mm, 最大为0.303 mm, 在改进结构设计时将轴承座与传动轴安装油封的位置φ135的间隙调整0.6 mm。方可满足出炉辊道正常工作要求。

3) 轴承初始游隙的选用。为了提高轴承的使用寿命, 保证适当的工作游隙。必须在原始游隙的基础上, 考虑因过盈配合和内外圈热变形以及载荷等因素所引起的游隙变化, 以使游隙处于最佳状态, 轴承零件在工作中的温度是不同的, 在稳定状态下, 内圈的温度比外圈温度高, 膨胀量大, 从而使径向游隙减小, 径向游隙减小量△υ (mm) 可由下式估算:△υ=△t·a· (d+D) /2。 (2)

式中:△t为轴承内外圈的温差;D为轴承外圈直径;d为轴承内孔直径。

出炉辊道的轴承稳定工作时, 轴承内外圈由于受到外部热源的影响, 其内外圈的温差△t为30~35℃, 调心滚子轴承23224CC/W33的外圈直径为215, 内孔直径为120, 根据上式估算游隙减小量△υ=0.0 644 mm;轴承内孔与传动轴的配合为过盈配合φ120K7/m6, 过盈量最大为-0.06 mm, 最小过盈量为-0.003 mm;另外轴承外圈与轴承座孔为过渡配合, 最大还有0.03 mm的过盈量, 所以根据《机械设计手册》上调心滚子轴承游隙列表, 应选用一般常用的P0级精度4组游隙 (最大初始游隙0.21 mm, 最小初始游隙0.16 mm) 的调心滚子轴承, 这样既可满足出炉滚筒高温环境的工作要求, 又能保证轴承使用寿命。

4) 改善轴承的润滑条件。出炉辊道装置在高温, 高速, 重载的作用下, 连续运转, 如果没用足够的润滑和强制冷却, 将会严重影响轴承的承载能力和使用寿命, 首先在轴承座装配时, 在轴承座和轴承内加注高品质的白色高温润滑脂, 该润滑脂可以用于-40~350℃的温度环境, 满足出炉辊道装置轴承在高温条件下的润滑要求, 防止轴承内使用普通润滑脂在高温下自燃, 轴承得不到润滑, 加剧轴承的磨损, 致使轴承快速失效, 最后无法正常工作。

5 结语

出炉辊道按照上述方案进行了改进, 在综合考虑各种因素对轴承工作游隙产生影响的基础上, 选用了初始游隙为4组的调心滚子轴承, 调整了轴承座与传动轴的径向间隙和轴向间隙, 将普通润滑脂更换成高品质的耐高温润滑脂, 改进后的出炉辊道很快交付使用。实践证明, 改进后的出炉辊道经过3周约60个班次的使用后, 使用状态良好, 满足了出炉辊道高温环境的使用要求, 取得了良好的效果。

参考文献

抱轴事故 篇4

1 故障分析

1) 电机轴承内圈和转轴为过盈配合, 两接触表面没有相对运动。随着设备运行时间的延长, 由于润滑效率降低、安装或维修保养不良, 尤其电机在输送间断煤料作用下拖动不均匀负载后, 过盈面出现小幅的相对运动。同时, 接触面的接触压力使结合表面微凸体产生塑性变形。当塑性变形足够大时, 发生金属粘连。在外界小幅振动的反复作用下, 粘连点被剪切, 粘附金属脱落。在连续高速运转条件下, 一直重复粘连、剪切和剥落过程, 最终导致轴承磨损失效而发生抱轴故障。2) 轴电压影响。电机转轴与轴承间有起着绝缘作用的润滑油膜。对于较低的轴电压, 这层润滑油膜仍能保持其绝缘性能。当轴电压增加到一定数值时, 轴承内的润滑油膜还未稳定形成, 轴电压将油膜击穿, 在转轴、轴承座和底板构成回路产生轴电流。轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过, 由于该金属接触点很小, 电流密度大, 瞬间产生高温致使轴承局部烧熔, 被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下, 在轴承内表面烧出小凹坑。通常转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金高, 其结果使轴承内表面及内外圈包道被压出条状烧伤痕迹, 严重时造成配合副粘合抱死。

2 影响刮板输送机电机抱轴失效因素

2.1 轴承装配不当

装配时, 由于不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损, 导致轴承内圈与轴颈配合失去过盈量或过盈量变小, 出现走内圈现象;装电机端盖时, 不均匀敲击, 导致轴承端盖内圆与轴承外圈配合过松出现走外圈现象。无论走内圈还是走外圈, 均会引起轴承运行温度急剧上升, 特别是走内圈会造成转轴严重磨损和轴承抱死。另一种情形是, 轴承与轴、轴承与端盖装配过紧或过盈量大, 使轴承变形和椭圆度超标, 引起轴承游隙过小或不均匀, 导致轴承运行时摩擦力增加而温度急剧上升。

2.2 额外振动因素

电机与刮板输送机的轴心线不对中或轴线倾斜, 引起机组运行时的干扰力, 使机组产生与电机转速相同的角频率的振动。轴颈椭圆的电机在旋转时, 由于转子重力而产生干扰振动, 其振动频率应是双倍频振动。转轴弯曲会造成一个不平衡重量, 以角速度ω围绕静平衡位置旋转, 其结果和转子不平衡时完全相同。折中额外的振动和干扰力, 严重影响电机轴承的正常运转。

2.3 润滑不合理

润滑油选择不当, 使用劣质润滑油, 或者不同型号润滑油脂混用, 则会使润滑效果不佳。同时, 电机长期在井下潮湿、多粉尘环境下工作, 润滑油变质并破坏油膜, 达不到润滑和散热效果, 零件很容易发生胶合, 摩擦温度过高引起滚动体回火而导致轴承早期损坏。不按规定时间和周期加注润滑油, 或润滑油量未满足要求, 均使运动表面完全失去油膜保护, 滚动体与滚道之间产生干摩擦, 温度升高导致运动表面损坏。

2.4 轴电压危害

轴电压是电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。轴电压产生的原因有:由于磁路磁场不平衡, 有与转轴相交链的旋转磁通存在;当转子绕组发生接地故障, 有接地电流产生;转轴上有剩余磁通, 起单极发电机作用;铁芯材料方向性引起磁路的磁阻不均等。

3 预防刮板输送机电机抱轴的技术措施

3.1 科学选型

选用密封性能好的电机和轴承, 防止环境污染, 避免矿井粉尘进入, 确保轴承内部的清洁。选用冷却电机轴承装置, 改善电机工作条件。通过冷却水对电机轴承进行有效冷却可以降低轴承运行温度, 并且得到良好的润滑, 延长轴承的使用寿命。电机负荷侧的轴承宜选用较大的轻型滚珠轴承, 这样不但保证了轴承的承载能力, 而且轴承的允许转速大大超过了电机的实际转速, 达到或超过轴承的额定使用寿命。

3.2 提高安装质量

组装电机时, 一定要保证定、转子铁芯对中, 不得错位, 安装轴承前, 应先对其完好性进行仔细的检查。装配轴承, 一般采用敲击法或热套法, 前者应垫铜棒或钢管, 钢管内径略大于轴径;热套法则将轴承放在干净的机油中加热至100~110℃, 然后从油中取出, 尽快装到轴上, 并进行轴向紧固, 确保轴承的装配精度。

3.3 保持良好的润滑状态

润滑质量是电机轴承正常运行的关键, 对轴承磨损、散热、防锈、密封、缓冲等均起到影响作用。正确选择润滑油种类, 按照电机转速及负荷大小等运行条件进行选型。润滑油脂的粘度是形成润滑油膜的基本因素, 对中负荷、中转速工况, 选用中粘度润滑油脂;对重负荷、低转速工况, 选用高粘度润滑油脂;高转速工况, 选用低粘度润滑油脂。

3.4 运行与维护要求

要定期对电机轴承进行维护和保养, 保持电机外壳洁净, 通风、冷却装置不能有积垢。电机运行过程中, 润滑油脂的性能会发生变化, 需定期更换, 严格按照标准加入润滑油脂, 润滑脂的填充量为轴承腔容积的1/2~2/3, 润滑油脂过量则会出现漏油。定期校核电机转子的动平衡, 防止因轴弯曲、轴颈磨损、轴裂纹和转子断裂因素而产生额外的振动。同时, 检查电机轴承是否有剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等现象。

3.5 加强温度监测

温度是表征刮板输送机是否正常运行的重要参数之一, 通过温度监测, 可以早期发现电机及轴承潜在问题, 避免因电机轴承破坏所造成的非计划性停机。电机轴承的温度随着运转开始逐渐上升, 1~2h后达到稳定状态, 如果电机轴承温度急聚上升, 此时必须停止输送机的运转, 并检查电机轴承及负载情况。常用的温度监测方法, 除了直接手摸感触外, 可以借助于红外线测温仪等仪器检测。还可以对电机控制系统安装温度巡检仪, 利用温度传感器对电机定子和轴承温度时时进行监测。

3.6 消除轴电流

在轴端安装接地碳刷, 使接地碳刷可靠接地, 且与转轴可靠接触, 保证转轴电位为零电位。为防止磁不平衡等原因产生轴电流, 可以在非轴伸端的轴承座与底板之间垫以绝缘垫板, 轴承固定螺钉对轴承座绝缘。为了避免其他电机附件导线绝缘破损造成的轴电流, 要求运行维修人员细致检查导线或垫片绝缘情况, 以消除不必要的轴电流隐患。

4 结语

抱轴事故 篇5

中石化管道公司鲁宁输油管理处一台国产YB630M1-2型防爆高压电机, 功率1 000kW, 电压6 000V, 转速2 980r/min, 轴两端采用日本NU219轴承支撑。2008年2月投用, 带泵运行4 475h后, 电机后轴承温度突然升高到179℃, 紧急停机后发现盘不动车, 电机轴已抱死。经解体检查发现, 轴承润滑脂油质、油量正常, 注油管畅通, 但轴承保持架损坏变形, 滚子和滑道过热发蓝, 轴承座防爆曲路与轴结合处烧结抱死。

二、原因分析

经过现场查看和调取电机的各种运行参数及维护保养记录, 电机轴承严格按照500h加油周期加注长城牌3#锂基润滑脂, 润滑良好。定期状态监测显示, 电机正常运行时前后轴承温度在35～50℃之间, 温度随周围环境温度而变化, 并且和电机负荷的大小密切相关。振动检测最大为2.1mm/s, 均在标准控制范围之内, 说明电机转子不存在动平衡问题。抽出电机转子进行挠曲度检查, 经检测为0.04mm, 也在标准范围之内。排除以上轴承干磨、电机转子不平衡、轴弯曲等因素, 认为出现抱轴故障的原因如下。

1. 该电机因受生产输量的限定, 经常处于轻负载状态下运行 (运行电流只有额定电流的65%) , 轻负载状态下运行的时间超过总运行时间的一半 (共运行4 475h) 。电机在轻负载状态下运行, 轴承高速运转时滚子的自转性能就会下降, 而滑移运动加强。滚子滑移运动能破坏滚子和滑道之间的油膜, 导致轴承润滑不良而摩擦发热。另外, 负载过轻, 由于游隙的存在, 轴承的振动会加大, 造成轴承保持架损坏, 使轴承的磨损加剧, 产生抱轴。

2. 相对于黄铜保持架的瑞典UN219M型轴承, 现用的日本UN219型钢保持架轴承, 其极限转速有所降低, 在同等运行条件下, 特别是轻负载运行条件下, 更容易失效损坏。

3. 电机的设计防爆曲路长, 与轴结合处的配合间隙很小, 经检测只有0.20mm。轴承稍有磨损就易产生摩擦热, 防爆曲路和轴都会受热膨胀, 使防爆曲路和轴摩擦, 快速产生大量热量, 发生烧结导致抱轴。

三、解决方法

1. 在满足生产输量的前提下, 尽量使电机在满负载或较大负载状态下运行, 使电机运行电流达到额定电流的的85%以上。

2. 将现用的日本UN219型钢保持架轴承更换为瑞典UN219M型黄铜轴承保持架轴承。

3. 在征得电机供应商同意的情况下, 将防爆曲路与轴结合处的配合间隙加大到0.30mm。