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主排风机滑动轴承的磨损诊断与分析

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薛刚

(山东鲁碧建材有限公司)

  在电机、风机等机械设备中,滑动轴承是非常重要的机械零件。滑动轴承主要通过运用流体动力油膜产生的压力来承担负载,其运行性质决定其可能会出现磨损,而如果滑动轴承产生磨损,则其工作效率也会降低,情况严重时,滑动轴承无法正常工作,从而影响整组机械的正常运行。本文主要对主排风机滑动轴承的磨损进行研究,为滑动轴承的实际应用提供参考资料。

  一、主排风机滑动轴承产生磨损的原因

  滑动轴承的磨损通常有划伤、轻微磨损或严重磨损,根据滑动轴承的实际磨损情况,其产生磨损的原因主要有以下几个方面。

  第一,负载过大。滑动轴承的主要作用是承受负载,但是如果其承受的负载过大,则滑动轴承运行过程中会产生较高的热量,持续高温会使金属的附着力降低,从而使得滑动轴承表面物质脱落而产生磨损。

  第二,异物进入滑动轴承。滑动轴承运行的过程中,如果质地坚硬的异物进入滑动轴承间隙中,硬质异物会与轴承表面产生摩擦,从而使轴承产生磨损。

  第三,滑动轴承的位置不当。机械管理工作人员在装配滑动轴承时,没有将滑动轴承装在中心线上,轴承偏斜,而滑动轴承在运行的过程中,其中一端会出现较为严重的摩擦,摩擦产生的热量使轴承表面的金属疲劳,从而使轴承受损。

  第四,轴承润滑不足。机械管理人员在维护滑动轴承时,没有严格按照相关规定对滑动轴承进行润滑处理,或工作失误而润滑不当,使得滑动轴承在工作过程中油量供应不足,使得流体动力油膜破裂而产生磨损、咬死等情况。除此之外,油路泄漏、油路不畅、油泵障碍、油网堵塞、减压阀弹簧故障等原因均可能导致滑动轴承在运行过油量供应不足,这种断油故障也会引起滑动轴承磨损、故障。

  第五,酸性物质或气蚀的腐蚀作用。滑动轴承需要在润滑油的作用下运行,但是润滑油中的酸性物质对金属有腐蚀作用,使得滑动轴承的表面物质逐渐被腐蚀,从而出现局部或大部轴承表面物质变质的情况。气蚀即指外油中空气泡的形成和崩溃会使得局部压力大幅提高,增大了滑动轴承该局部位置的压力,使得滑动轴承负载过重,从而产生磨损。

  在实际应用过程中,机械工程师通常会谨慎选择轴承的材料,保证滑动轴承在工作过程中与轴颈同轴,从而防止滑动轴承产生较为严重的损伤。一般情况下,机械工程师选择滑动轴承衬套材料时,会选择使用铅基巴氏合金,巴氏合金具有较强的抗腐蚀能力、抗烧结能力、抗镶嵌能力,且其容不同轴的能力同样较好,是滑动轴承的理想材料。通常情况下,滑动轴承开始出现磨损时,巴氏合金层通常最先受损。实验人员应用铁谱分析法分析油样成分时,巴氏合金所占的比例显著较大。

  二、主排风机故障案例

  本文所研究的主排风机滑动轴承衬套应用的是铅基巴氏合金,电动机的功率为9300kW,风压2000mmH2O,排气量21000m3/min,其实际结构如图1所示。机械维护人员对该主排风机轴承进行维护时,分析其油样组成,而该油样的直读铁谱分析数据与前次检差数据存在显著的差异,数据值明显增大。其中大磨粒读数DL值显著升高,且存在较多的锡元素、铅元素。


  分析铁谱谱片上存在较少滑动磨粒的同时,较多的有色金属颗粒沉积在分析铁谱谱片的全长位置,约10~20μm,这些颗粒按照磁力线的方向随机排列于分析铁谱谱片上,呈现为表面呈粒状而不光滑的团状物质,该物质有较深的颜色,可吸收多数光,利用偏振光照射该物质时,物质表面无闪烁光,可推断该物质并不是黑色的氧化铁。

  这些磨损颗粒物质主要是滑动轴承衬套巴氏合金,据此可推断轴瓦存在磨损情况,且是润滑不到位引起的磨损,机械维护人员提出相关警告。机械维护人员进行主排风机轴承油样检验时,同时进行振动情况分析,且振动情况分析结果并没有显示出异常情况,所有的振动参数均正常,使得该磨损情况没有得到及时处理。

  一个月后,机械维护人员再次对主排风机油轴承油样进行检查,实验检测结果与上次检测结果所反映的情况相同,油样中的巴氏合金含量较高,且出现熔融的情况,部分巴氏合金磨料表面已经形成球状形态,可见滑动轴承的磨损情况仍处于发展当中,建议进行停机检修,并对轴瓦等部件的受损情况进行谨慎分析。

  之后机械维护人员拆开了主排风机的轴瓦,图1所示4个样点均受到磨损,且磨损的程度不一,滑动轴承衬套存在划伤,局部表面金属脱落。滑动轴承换用新轴瓦后,其工作恢复正常。

  本次研究的案例主要应用了油样分析法预测机械故障,且油样分析法在早期机械故障预测方面的应用价值比振动分析高,主要原因是主排风机并没有非常明显的故障,其各项装置和零件均处于正常的工作状态,不会出现明显的振动异常,因此,早期故障预测应采用油样分析法,以减少磨损严重、咬死等不良事件的发生。如果在本次检测中没有应用铁谱分析技术,而只是依靠振动分析进行故障排查工作,则滑动轴承最终会由于磨损严重而咬死,轴承失效而引起整个机组停运。

  三、关于铁谱分析技术的探讨

  在机械设备中,滑动轴承的应用频率较高,但是其容易出现磨损的情况。在实际应用过程中,可使用铁谱分析法对油样组成成分进行监测和分析,从而及时发现异常情况,便于机械维护人员及时排除故障。尽管振动分析同样可有效检测机械运行故障的情况,但是磨损故障的排查难度较大,且滑动轴承出现磨损初期,其工作状态仍处于正常状态,且磨损不会影响其他零件的正常运行,从而机械整体振动参数均可能处于正常参数范围内,从而无法有效地预测障碍。

  与振动分析方法不同,铁谱分析方法可有效检测出大量的磨粒,从而为尽早排除故障提供科学依据。但是在实际应用过程中,由于铁谱主要对铁磁性物质的灵敏度较高,但是对非磁铁性物质的反应较迟钝,如果非磁铁性质物质的量并不多,则铁谱分析可能失效。由此可见,铁谱分析预测滑动轴承磨损故障的应用难度较高。对此,企业应积极地加强对故障预测技术的研究,仔细研究主排风滑动轴承磨损的原因,积累经验,并提出有效的处理措施来预防故障的发生,从而降低滑动轴承失效的事件,减少由于故障而产生的经济损失,提高企业的经济效益。

  结束语

  滑动轴承是主排风机重要的组成部分,其运行状态直接影响着整台机械的运行效率。从理论方面来讲,采用铁谱分析可有效预测滑动轴承的磨损情况,为机械维护人员提供检修依据,从而维护机械的正常运行。但是,铁谱分析的实际应用难度较高,企业应加强对铁谱分析技术的研究,多积累机械故障预测和处理经验,提高机械工作效率,从而为企业的发展奠定良好的基础。

来源:《四川水泥》2016年02期