送风机轴承箱密封的改进

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1 设备状况概述
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8 L1 v; [4 a1 e7 h0 Z4 \我厂二期3号炉为HG-410/9.8-YM11型锅炉，是单汽包、单炉膛、Π型布置的自然循环高压煤粉锅炉，采用球磨机中储式乏气送粉系统，四角切圆燃烧、固态排渣。每台锅炉配有两台引风机、两台送风机、两台排粉风机、两台球磨机、12台给粉机和1台双室四电场的静态除尘器。
　　
5 b4 f9 ~! i( l1 V- w# C- l# b锅炉两台送风机型号为G4-73-12№20D，风量：218016m3/h；风压：5610Pa；电机功率：500kW；转速：990r/min。风机采用悬臂结构，中间由两个轴承支撑，轴承采用的是NSK22332（原先为53632）。两个轴承箱体独立，其轴承箱两侧均采用齿状迷宫密封，密封和轴承箱一体，为水平剖分结构，外部加有端盖和毛毡辅助密封。轴承采用46#抗磨液压油油浴润滑。图1为原设计轴承箱的密封结构示意图。
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送风机自1996年投入运行，原轴承箱采用润滑脂润滑，运行后轴承温度升高至80~90℃，期间也采用过外接冷却风冷却和箱体淋水冷却的方法，效果均不理想。隔一段时间油质就出现劣化，需要更换轴承，且均为进口轴承，但都无法保证检修周期。1999年，将其轴承箱改为稀油润滑，解决了轴承温度升高的问题，风机运行较为平稳，但轴承箱漏油严重，沿端盖向下流。漏油逐渐成为制约设备安全运行及现场文明生产的难题，而且频繁地补油也增加了成本消耗及维护工作量。2000 ~2004年，先后实施了更换端盖毛毡、扩大回油孔等多种措施来消除轴承座漏油，均未能彻底解决漏油问题。也曾考虑过使用HD浮动式油挡，但因其价格较高而放弃。2004年利用机组设备小修停运时间，通过在轴承箱内部轴段处加装挡油环装置等措施，取得了良好效果，彻底解决了漏油问题。

! x& |+ o2 @. ^9 k9 _, G2 　轴承箱漏油的原因分析
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2.1 轴承箱迷宫密封的机理及影响因素分析
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迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀。
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2.1.1迷宫密封的密封机理及影响因素
　　
流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。对液体和气体，有流体力学效应，其中包括水力摩阻效应、流束收缩效应；此外对气体，还有热力学效应，即气体在迷宫中因压缩或膨胀而产生的热转换；此外，还有“透气效应”等。而迷宫效应则是这些效应的综合作用。送风机轴承箱体采用齿型迷宫密封，轴颈为光轴，属于直通型迷宫，封液属于不可压缩流体，主要有摩阻效应、流束收缩效应和透气效应等，密封效果还与其结构形式有关。其影响因素分述如下。
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* |# m" u9 ]* p8 F( B% V+ a: l摩阻效应及其影响因素：泄漏液流在迷宫中流动时，因液体粘性而产生的摩擦，使流速减慢流量（泄漏量）减少。简单地说，流体沿流道的沿程摩擦和局部摩阻构成了摩阻效应，前者与通道的长度和截面形状有关；后者与迷宫的弯曲数和几何形状有关。一般当流道长、拐弯急、齿顶尖时，阻力大，压差损失显著，泄漏量减少；
　　
流束收缩效应：由于流体通过迷宫缝口，会因惯性的影响而产生收缩，流束的截面减小。其效果与迷宫缝口的流量系数有关。迷宫缝口的流量系数与间隙的形状，齿顶的形状和壁面的粗糙度有关。对非压缩性流体，还与雷诺数有关；
　　
透气效应：一般直通迷宫中，由于通过缝口后的气流只能向一侧扩散，在膨胀室内不能充分的进行这种速度能(动能)向热能的能量转换，而靠光滑壁一侧有一部分气体速度不减小或者只稍微减小，直接越过各个齿顶流向低压侧，把这种一掠而过的现象称为 “透气效应”。
　　
9 \  t& d' A! s/ A1 R# b迷宫密封的结构型式：直通型迷宫存在着透气现象，其泄漏量大于理想迷宫的泄漏量。

* b! Q# z$ W9 P2 F2.1.2送风机轴承箱密封效果的影响因素
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* e* U, `3 S3 b7 P8 x- z+ P1 _2.1.2.1迷宫密封结构型式的影响
　　
" k# H( {% p7 U( d7 q+ V如上所述，送风机轴承箱采用与箱体一体的直通迷宫密封，其密封效果与间隙（齿尖与轴）、齿尖锐程度、密封齿形状、齿距、迷宫的数量、通道的长度和截面形状及粗糙度有关。

2.1.2.2辅助密封检修调整影响
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轴承箱密封效果与外部毛毡辅助密封效果、箱体中分面密封、箱体密封腔室的回油及时畅通与否及运行中辅助密封的调整等有关，这些取决于风机的检修调整是否合适。
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2.1.2.3润滑方式及箱体型式影响
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7 G- J# ^! t7 z( o油浸润滑时油的飞溅方向、动能大小、密封处轴颈表面的粗糙度、润滑油品的粘度等都会影响轴承箱的密封效果。
　　
& J1 f/ p# {  T2 f3 n轴承箱的体积、轴承至迷宫密封的轴向长度、轴承箱内表面的形状、轴承箱的密闭程度、轴承箱内旋转件的鼓风效应等，都会影响轴承箱密封效果。而两个轴承分体独立的轴承箱相比一体式轴承箱多两个轴端密封，其体积相对狭小。
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. E- }, l# ~% ]& p2.1.2.4运行工况影响
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运行中润滑油的温升、油位的高低等都会影响到轴承箱密封效果。

2.2 轴承箱漏油的原因分析
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2.2.1 迷宫密封的结构原因
　　
$ }# H" x3 F& Y( N  ~送风机轴承箱一体式的直通迷宫密封，仅有5圈密封齿，受轴向尺寸的限制，迷宫通道的长度和齿间距都很小，实测齿尖与轴的间隙在1mm 以上，且圆周方向间隙不匀。密封齿尖较钝，齿尖厚大于0.5mm。
　　
由于采用水平中分结构，水平中分面处存在错口和钝边现象。
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以上结构上的不足和缺陷是轴承箱漏油的直接原因。
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  |& [, s/ o9 X, h8 X2.2.2辅助密封检修调整原因
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风机检修后箱体中分面密封均未出现泄漏。但由于箱体迷宫密封的泄漏，造成在运行中的外部毛毡辅助密封过度压紧，其结果造成毛毡的烧结，过早失效，起不到辅助密封作用。而且因为毛毡的过度压紧，造成回油槽无法回油，润滑油由轴颈直接流出，泄漏严重。从检修时拆下的毛毡情况看出，辅助密封调整的不当，是漏油的间接原因之一。
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2 k& }1 |. F( J; v" Y* Z2.2.3 润滑方式及箱体型式原因
　　
分体独立的轴承箱多两处密封，且体积狭小，其轴承至密封的轴向长度短，造成泄漏距离短，流动阻力小，润滑油较易泄漏。
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体积相对狭小而密闭性较好的轴承箱，在运行时的温升，较易造成箱体内的微正压，加之箱体内旋转件的鼓风效应和迷宫密封的透气效应，润滑油较易泄漏。
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7 ^: R7 ~# S9 C. A: BNSK22332（原先为53632）为双列向心球面滚柱轴承，油浸润滑时油较易飞溅至轴颈和迷宫密封的内垂直端面处，再者密封处轴颈表面较粗糙，在鼓风效应和透气效应及箱体内微正压和较短的密封距离等因素的综合影响下，润滑油易沿轴颈直接泄漏。
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2.2.4 运行工况影响
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0 E/ A# r0 Q& U由于运行时润滑油泄漏严重，为保证轴承的润滑和设备安全，在补油时油位过高，也加剧了泄漏。

3　消除轴承箱漏油的措施

3.1消除漏油的措施
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通过以上分析看出，迷宫密封结构的不足和缺陷是轴承箱泄漏的直接原因，辅助密封调整不当和箱体结构的因素及补油油位过高是泄漏的间接原因，消除轴承箱泄漏应从改进密封结构和调整辅助密封入手。
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由于采用与箱体一体式的结构，对迷宫密封的二次加工或更新是非常困难和不经济的。而联轴器侧和风壳侧轴向距离的限制，使外加辅助密封受到限制。采用HD浮动式油挡改造一则费用高，一台风机约需5万元；再者风机小修周期短，测绘和供货周期长，也满足不了要求。
　　
1 B/ U4 N8 M: `, W; D/ U通过分析和实测，认为通过在箱体内加装随轴旋转的挡油环方案较为可行，原因如下：
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(1)加装挡油环方便易行，在小修时便于实施，不会使工作量加大（如拆叶轮或联轴器）；(2)费用低，可以自行测绘和加工安装；(3)不受箱体结构和轴向距离的限制；(4)轴承与密封较短的距离利于挡油环对飞溅润滑油的遮挡，可有效地防止润滑油沿轴封处泄漏；(5)随轴旋转的挡油环可有效地克服因轴颈表面粗糙、鼓风效应和透气效应及箱体内微正压等因素造成的润滑油沿轴颈直接泄漏。

) b5 D, I' ]; g: J; n( |4 z7 @: f3.2 实施的措施
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" W9 u3 _: [, b/ t3.2.1 挡油环的测绘加工
　　
" _8 L8 S% W+ @+ O% h5 H# v为了不增加拆叶轮、联轴器、轴承的工作量，挡油环加工为剖分式，粗车毛坯后对半剖开，精加工中分面后点焊组合，上车床加工成型，以保证内孔配合间隙和中分面密合。
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挡油环尺寸确定：内径与轴配合取0.05～0.07mm间隙；轴向尺寸视轴承与密封端面距离而定；外径与角度视最高工作润滑油面高度与迷宫密封内端面外径而定， C处径向间隙应不小于1mm,以防止碰摩，外径与最高工作润滑油面高度间距要大于10mm，以防止运转时带油。

* [" f2 D' e! q& n2 s+ ]- m3.2.2 挡油环的安装
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* f% E2 K# v: d0 e0 n0 H' P; E将挡油环上下两半扣轴径上固定后两部分进行焊接固定，并在其上钻孔攻丝，用M6紧定螺钉将挡油环固定在轴上。内孔两端及中间结合处使用室温硫化硅橡胶密封剂密封。挡油环轴向位置要保证外径端面与轴承箱内端面不小于3mm，以保证箱壁顺利回油，同时C处轴向不小于1 mm，以防止碰摩。
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3.2.3 外部辅助密封的调整
　　
在回油槽处向轴承箱内多钻3个φ8mm回油孔，使经过轴承箱端盖密封处的少量润滑油能回流进人轴承箱内。
　　
9 Y. }7 R: Z# I% _& z8 ~轴承箱端盖稍微带紧，使毛毡能起辅助密封和防尘作用，且不会妨碍回油槽回油。在粉尘不大的场所可以将密封毛毡改为耐油橡胶O形圈密封，并涂抹上704密封胶以充分起到阻断润滑油外流的作用。以上两种方法在实际中运用均有较明显的效果。
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! m0 ~4 H5 q4 X, T: e8 y5 x* x3 _4　效果
　　
2004年在小修中对两台风机的轴承箱密封作了上述的改进，运行一年以来，再未出现泄漏现象，达到了保证设备完好和安全运行的目的。

东四

这个经验非常好，我公司安装的离心风机有时就出现这种情况，可以参考改造了。

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如果做成word版本就方便了

凤舞蓝天

好文章，分析的好

ybf1985

这个经验值得交流，还有资料吗

hbcx

风机漏油通病，借鉴。

电厂灰狼

这个经验非常好

2931108

漏油是挺烦人的，应找最省事的方法，比如在加毛毡的位置加合适的耐油橡胶密封完全可以。