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YBF防爆电机轴承故障原因分析与改进

发布日期:2021年04月21日 信息来源:http://www.nyfbdj.net/ 点击数:

YBF系列高压防爆风机电机主要与BDK系列高效节能矿用防爆对旋式主通风机配套,用于大中型煤矿矿井做地面抽出或压入式主通风设备,对煤矿生产的连续性及安全性有着极其重要的意义。但YBF系列高压防爆风机电机在使用过程中经常发生滚动轴承损坏的现象,据不完全统计结果显示,对旋风机除了少数叶轮扇叶断裂故障外,绝大部分故障是风机电机的轴承故障造成的。其中有电机“抱轴”、轴承温度高、轴承响及注油困难等问题,约占风机故障的80%以上,已经影响到对旋风机产品的进一步发展,同时对煤矿的安全生产造成极大的事故隐患。因此,有必要对风机电机滚动轴承损坏的原因做进一步的分析,提出合理的改进措施,提高风机运行的安全性与可靠性,为煤矿的安全生产提供有力的保障。

轴承故障频发的原因分析

通过对轴承损坏的防爆风机的拆开检查,对防爆风机安装使用情况的了解,同时也对防爆风机在煤矿的使用维护情况做了进一步的走访了解。初步分析,造成防爆风机电机轴承故障频发的主要原因是:风机电机受力状况复杂恶劣、电机注油与排油困难、风机叶轮安装方法不当、风机用户使用维护不到位等,具体分析如下:

1.1   风机电机滚动轴承受力分析

YBF系列高压防爆风机电机安装在对旋风机内,电机直接传动,叶轮直接安装在电机输出轴上, 电机的轴承除了承受电机转子的重量外,还需承受风机叶轮的重量及叶轮在运转过程中所产生的轴向推力。同时,加在轴承上的负荷还有风机运行中气动不平衡引起的动载荷,以及风机刹车时所产生的不平衡力。

1.2   风机电机加注和排出润滑脂结构

风机电机的工作位置决定了风机电机加注新润滑脂和排出废油脂是十分困难的。风机电机密闭在风机的内筒中,从风机外部向电机滚动轴承 加注润滑脂,加润滑脂的距离约有0.5 ~ 2 m,需 穿过风机的外筒、风道、内筒、电机保护罩,同时还要考虑风机结构设计、拆装方便等因素。一般的结构设计均为薄壁铜管在现场弯制配以辅助管接头连接而成,也有采用钢管直连的。轴伸端轴承为满足重载的需要,均采用两轴承结构,一个球轴承和一个柱轴承,分别承受轴向负荷和径向负荷, 结构示意如图2所示。润滑脂穿过球轴承进入柱 轴承的滚道,阻力也很大,将电机排出的废油脂通过0.5~ 2 m长的管道引至风机外部,无论采用何种方式均难以实现。

轴伸端轴承结构示意图

图2轴伸端轴承结构示意图

1.3   风机电机安装叶轮及运输过程的问题

风机的叶轮是直接安装在电机轴上,为了减少风机运行中的振动,叶轮与电机轴采用过盈配合,叶轮外直径为2~4 m,重量约1000~3000 kg,因而叶轮安装是一个十分困难的问题。工艺上多用热套和冷压的方法,装配过程中会对电机 前定位轴承形成冲击负荷,造成该轴承滚道的早 期损伤。在以后的运行过程中,该损伤渐渐扩大, 最后导致轴承的损坏。

另外风机在运输过程中,很重的叶轮往往带在电机上整体运输,缺乏牢固的固定,也有可能产生冲击负荷,造成轴承的早期损伤。

1.4   风机隹运行过程中使用维护不到位

我们打开轴承已损坏的电机,时常会发现轴承的滚道内没有一点润滑脂,加注润滑脂的管道内也没有润滑脂,这说明风机在运行过程中,用户 从未加注润滑脂,因而轴承损坏是不可避免的。

大部分风机电机配有轴承温度监控仪表,但 有些用户缺乏对轴承温度的定时记录与观察,在 轴承发生故障的早期,轴承温度有明显变化时,熟视无睹,错过处理问题的最佳时机,最终导致轴承的损坏。

减少风机电机轴承损坏的措施

通过以上原因分析可以看出,除了风机在使用过程中,应加强日常的维护保养及温度监控外,还应注意以下几方面的问题。

2.1   风机与电机的设计应加强技术信息交流

从防爆风机的结构可以看出,风机电机安装 在风机内部,是风机的关键部件,因此风机与电机 的设计应统一考虑,做到整体统一。在技术性能 上,风机提供给电机设计的参数(主要是电机功率、叶轮重量、叶轮产生的轴向推力等),应该准确合理,不应增加过多的设计裕度,误导电机设计各方面参数选取过大,增加不可靠因素。进行风机结构设计时,对叶轮与电机的联接方式、电机的冷却风路、电机的加注新润滑脂及排出废油脂管路 等进行统一的考虑。只有风机制造商与电机的制造商进行充分地沟通交流,才能做到各方面的参 数选型合理一致,结构统一协调,提高整个机组的安全可靠性,减少故障的发生。

2.2   改进和完善风机电机加注润滑脂结构

尽管风机电机的注油管比较长,安装困难,但 我们可以通过改进结构设计,精细施工,增加辅助加油设备来满足风机电机的使用要求。设计时尽量使油管直进直出,减少管道的弯曲数量;施工时 精细加工,避免油管弯曲变形,增大沿程阻力;电机出厂时,油管内加满润滑脂,在风机的可视部位 增加加油标牌,提醒用户及时加油。为了方便用户的使用,减少维护的工作量,提高轴承的使用寿命,可以增加辅助的加油设备,如奥匹克智能润滑 系统或奥匹克自动油位器,以实现多次少量、定时定量加油。

2.3   探索新的叶轮与电机的联接方式

热装与冷压的装配方法,叶轮与轴均采用过盈配合,容易损伤轴承,且拆卸很困难,建议风机制造者探索新的叶轮与电机的联接方式,做到牢固可靠,又拆装方便,不损伤轴承。

2.4   改变风机电机的润滑方式,采用稀油润滑

要彻底解决防爆风机加注润滑脂困难的问题,我们认为,可以改变滚动轴承的润滑方式,将润滑方式由脂润滑改为油润滑。

风机电机的润滑方式改为稀油润滑有以下优点:稀油润滑的润滑效果优于脂润滑,轴承的散热 效果显著,更易进入滚动轴承的滚道,特别适合于保持架由外圈引导的滚动轴承。稀油润滑的注油没有任何阻力,可以使用软管连接,方便风机的结构设计。而且采用稀油润滑不存在排油问题,润滑油只有正常的损耗,没有过多的残渣,只需留一个封闭的排油口,清洗轴承使用。但采用稀油润滑方式涉及风机与电机结构大的更改,且没有在风机电机上进行工业运行验证,在实施过程中可 能会遇到各种各样的困难和问题,还有待进一步 的探索与验证。

通过以上分析可以看出,只要能合理地进行风机电机滚动轴承的设计选型,采用合适的润滑方式,减少安装叶轮对轴承的损伤,并加强风机的 使用维护,完全可以避免风机电机滚动轴承的损坏,提高风机运行的安全性与可靠性。

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