黎曉勇

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司設(shè)備檢修公司煉油鉗工車間，新疆 獨(dú)山子 833699）

5×104t/a 硫磺回收及尾氣處理單元的制硫風(fēng)機(jī)K-101/A,B 是唐山清源環(huán)保機(jī)械公司提供，型號(hào)為D-260-41 的四級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)，其作用是為制硫燃燒爐中的原料氣提供足量的空氣中O2，使H2S 燃燒后生成SO2的量滿足H2S/SO2接近于2，H2S 與SO2在爐中發(fā)生高溫反應(yīng)生成氣態(tài)硫磺，完成制硫過(guò)程并生產(chǎn)出合格的硫磺產(chǎn)品。

在裝置水聯(lián)運(yùn)過(guò)程中，兩臺(tái)制硫風(fēng)機(jī)均出現(xiàn)軸承溫度偏高，潤(rùn)滑油脂沿軸向溢出，并造成滾動(dòng)軸承的燒損，嚴(yán)重影響二聯(lián)合裝置的正常生產(chǎn)。

1 故障判斷與原因分析

1.1 故障判斷

根據(jù)制硫風(fēng)機(jī)滾動(dòng)軸承燒損情況判斷，其原因有以下幾點(diǎn)：（1）滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑不良；（2）滾動(dòng)軸承軸向間隙不合適；（3）滾動(dòng)軸承與軸及軸承盒的配合不符；（4）離心式鼓風(fēng)機(jī)工況設(shè)計(jì)不合適；（5）裝配間隙不當(dāng)或配件不合格。

1.2 原因分析

對(duì)兩臺(tái)離心式鼓風(fēng)機(jī)K-101/A,B 進(jìn)行解體發(fā)現(xiàn)：K-101/A 潤(rùn)滑脂正常，軸承保持架損壞；葉輪口環(huán)徑向面均有磨損；K-101/B 潤(rùn)滑脂正常，軸承保持架損壞、軸承內(nèi)圈抱軸，軸變色發(fā)藍(lán)，葉輪口環(huán)徑向均有磨損，盤(pán)不動(dòng)車。

圖1 K-101/B 滾動(dòng)軸承燒損圖片

表1 檢修時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量，數(shù)據(jù)如下：（單位：mm）

由表1 得：K-101A/B 軸承內(nèi)孔與軸的配合為（過(guò)盈配合）79.99-79.98 ＝0.01mm；K-101A 軸承外圈與軸承盒的配合為（過(guò)盈配合）170-169.98 ＝0.02mm；K-101B 軸承外圈與軸承盒的配合為（過(guò)盈配合）170-169.97 ＝0.03mm。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行分析，作者認(rèn)為廠家設(shè)計(jì)和制造存在問(wèn)題，即原因（3）、（5）是造成故障的主要原因。

1.3 存在問(wèn)題的校驗(yàn)與計(jì)算

1.3.1 滾動(dòng)軸承內(nèi)徑與實(shí)心軸配合過(guò)盈量的選擇和校驗(yàn)

滾動(dòng)軸承與軸采用過(guò)盈配合，其所需配合的過(guò)盈量與軸承載荷的大小，工作溫度以及軸的加工精度有關(guān)。

在載荷作用下，配合表面的凸點(diǎn)被壓平，在安裝前測(cè)得的軸徑和內(nèi)圈孔徑之差即為名義過(guò)盈量Δd 將略為減小，其有效過(guò)盈量ΔdY為：

式中，ΔdY為有效過(guò)盈量（μm)；Δd 為測(cè)量的過(guò)盈量（μm)；d 為軸承公稱內(nèi)徑（mm)；A 為常數(shù)，磨削軸A=3，精研細(xì)A=2。

在載荷作用下，內(nèi)圈材料在徑向受到壓縮，使內(nèi)圈在圓周方向脹大，因此，使配合比無(wú)載荷時(shí)為松。由此引起的過(guò)盈量的減小值近似為

式中，ΔdF為由載荷引起的過(guò)盈量的減小值（μm)；B為內(nèi)圈寬度（mm)；Fr為徑向載荷(N)。

如果軸承內(nèi)部溫度比軸承座周圍的溫度高ΔT（oC），則內(nèi)圈和軸在配合處溫度約為0.12ΔT，用軸承鋼制造軸承，由此溫差引起配合過(guò)盈量減小值ΔdT ≈0.0015ΔT·d（μm)。

為了防止內(nèi)圈和軸之間產(chǎn)生“打滑”現(xiàn)象，對(duì)于實(shí)心軸，內(nèi)圈承受旋轉(zhuǎn)載荷時(shí)，必須滿足ΔdY-ΔdF-ΔdT ≥0。

表2 K-101A/B 滾動(dòng)軸承有效過(guò)盈量計(jì)算式中的相關(guān)數(shù)值

所以選用的名義過(guò)盈量可近似由下式計(jì)算：

＝（79.98 ＋3）÷79.98×（0.08×10.23 ＋0.0015×75×79.98）＝10.18（μm）＝0.0102（mm）

結(jié)論：K-101A/B 軸承內(nèi)孔與軸的實(shí)際過(guò)盈量為0.01mm與理論校驗(yàn)選擇的過(guò)盈值Δd 相符。

1.3.2 滾動(dòng)軸承外圈直徑與軸承盒內(nèi)孔的過(guò)盈量的選擇和校驗(yàn)

滾動(dòng)軸承外圈與軸承盒內(nèi)孔多采用過(guò)渡配合，其所需配合與軸承載荷的大小、工作溫度以及軸承盒的加工精度有關(guān)。

表3 向心滾動(dòng)軸承外圈與軸承盒配合公差帶標(biāo)準(zhǔn)（摘自：幾何量公差與檢測(cè)）

根據(jù)上表查得：K-101A/B 軸承外圈與軸承盒內(nèi)孔的配合選用φ170Js7/h6（±0.02/0-0.025）。

圖2 K-101A/B 軸承外圈與軸承盒內(nèi)孔配合公差帶圖

從圖2 可以計(jì)算出軸承外圈與軸承盒內(nèi)孔配合的極限公差值：

（1）最大間隙值＝軸承盒內(nèi)孔上偏差-軸承外圈下偏差＝＋0.02-（-0.025）＝0.045mm

（2）最小間隙值＝軸承盒內(nèi)孔下偏差-軸承外圈上偏差＝＋0.02-0 ＝0.02mm

（3）最大過(guò)盈值＝軸承盒內(nèi)孔下偏差-軸承外圈上偏差＝-0.02-0 ＝-0.02mm

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)K-101A/B 軸的工作溫度為105℃，軸承盒的工作溫度為48℃（軸承盒夾套內(nèi)走冷卻水）；考慮到滾動(dòng)軸承工作時(shí)的熱膨脹的影響，選擇（1）、（2）將軸承外圈與軸承盒內(nèi)孔配合的極限公差值控制在（間隙配合0.02 ～0.045mm）；而實(shí)際K-101A 軸承外圈與軸承盒的配合為（過(guò)盈配合0.02mm），K-101B 軸承外圈與軸承盒的配合為（過(guò)盈配合0.03mm），不能滿足滾動(dòng)軸承的運(yùn)行工況。

結(jié)論：軸承盒內(nèi)孔直徑尺寸控制過(guò)小，造成軸承g(shù)ogn工作時(shí)的過(guò)盈量太大，嚴(yán)重影響滾動(dòng)軸承的工作游隙，這也是造成滾動(dòng)軸承燒損的主要原因。

2 改造方案的提出與實(shí)施

（2）軸承盒內(nèi)孔與托架止扣的同軸度偏差上車床修正到0.02mm 以內(nèi)。

（3）將葉輪口環(huán)與殼體口環(huán)的徑向直徑間隙由原1.2mm放大到1.6mm。

3 改造效果

（1）改造后試車，效果很理想，順利通過(guò)了工藝驗(yàn)收和考核期，各部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均為正常。

（2）通過(guò)上述措施的改造，消除了制硫風(fēng)機(jī)K-101/A,B 軸承故障，提高了設(shè)備的運(yùn)行周期。