朱紅波，肖光宇，王 偉

(1 克拉瑪依職業(yè)技術學院，新疆 克拉瑪依 834000；2 獨山子石化公司乙烯廠，新疆 獨山子 833699)

乙烯裂解爐是乙烯生產(chǎn)裝置的核心設備，在乙烯生產(chǎn)過程中，裂解爐爐頂引風機對保持爐腔負壓、保障燃料正常燃燒起著極其重要的作用，引風機運行狀況直接影響乙烯裝置的生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質量，裂解爐能否長周期運行直接影響乙烯生產(chǎn)能力[1]。軸承是引風機中的易損部件，其運行狀態(tài)直接影響整臺引風機的性能、效率、功能和壽命，一旦軸承出現(xiàn)故障，輕則影響設備正常運行，重則導致停機，甚至造成設備損壞、系統(tǒng)停產(chǎn)[2]。及時發(fā)現(xiàn)軸承故障征兆，準確分析故障原因并采取有效措施對維持設備安全運行、保證裂解爐裝置正常生產(chǎn)具有重要意義。

1 設備概況

乙烯優(yōu)化改造項目是獨山子石化公司的重點建設項目，也是加工輕烴煉油及乙烯優(yōu)化調整項目的重要組成部分。乙烯一聯(lián)合車間裂解裝置根據(jù)輕烴優(yōu)化項目于2019年新增一臺裂解爐，在8月底完成爐頂煙氣引風機的安裝工作，具備試車條件。爐頂煙氣引風機的規(guī)格型號為DFY16F-C4A，轉速980 rpm，功率200 kW，輸送介質成分為裂解爐煙氣，入口介質溫度166 ℃。風機主要由機殼、進風口、進氣箱、轉子組、軸承箱、公用底座、膜片聯(lián)軸器及護罩等組成。軸承箱軸承采用SKF滾動軸承，具有良好的調心性能，支撐軸承型號C3232/C3、止推軸承型號23232CC/C3W33。軸承采用油脂潤滑，廠家推薦使用SKF LGHQ3油脂或相當于粘度110 mm2/s、溫度范圍到150 ℃的復合鋰基脂，經(jīng)生產(chǎn)車間與廠家溝通后決定選用3#鋰基脂；軸承箱上裝有測量軸承溫度用的雙支鉑熱電阻和雙金屬溫度計及測振探頭和振動監(jiān)測保護儀。

該引風機自試車運行以來，多次在運行期間發(fā)生波動。2019年8月30日設備試運行時非驅動端油封密封圈脫出，維保單位人員檢查處理后正常；2019年10月11日，風機非驅動端軸承箱溫度由53突然升高至70度以上觸發(fā)聯(lián)鎖，檢修人員更換溫度探頭后開機，溫度波動依然較大，監(jiān)護運行；2019年10月12日，dcs顯示非驅動端溫度再次波動，現(xiàn)場監(jiān)測溫度穩(wěn)定(40 ℃左右)，儀表調試，將聯(lián)鎖邏輯由一選一改為二選二，正常運行；2019年11月2日，引風機非驅動端軸承箱振動升高至9.31 mm/s，觸發(fā)聯(lián)鎖導致停爐。

2 軸承箱拆檢情況及故障原因分析

2019年11月4日檢修人員對風機兩端軸承箱進行開蓋拆檢。檢查發(fā)現(xiàn)，風機非驅動端軸承潤滑脂減少且顏色變黑，軸承體多顆滾珠外側徑向方向有明顯磨痕，與支架接觸部位有少量金屬粉末，內(nèi)圈滾道上與之相配合部位亦有磨痕，用手觸摸略粗糙，無凹陷感，說明產(chǎn)生輕微磨損，如圖1、圖2所示；打表測量軸跳動0.04 mm，其余部件未見異常。風機驅動端軸承潤滑脂顏色略有變化，系正常變化；軸承體滾珠及滾道完好，未見磨損痕跡，打表測量軸跳動0.02 mm，其余部件未見異常，如圖3、圖4所示。

圖1 非驅動端軸承潤滑脂變化圖

圖2 非驅動端軸承磨損圖

圖3 驅動端軸承潤滑脂變化圖

圖4 驅動端軸承磨損圖

根據(jù)風機試運行以來故障現(xiàn)象和對軸承箱解體檢查可以確認，軸承故障主要出現(xiàn)在非驅動端。影響SKF軸承使用壽命的因素主要包括使用因素和內(nèi)在因素，使用因素主要是指安裝調整、使用保養(yǎng)、維護修理等是否符合技術要求，內(nèi)在因素主要是軸承指結構設計、制造工藝和材料質量等[3]?？紤]到廠家對風機采用SKF整體軸承箱供貨，故排除軸承設計、制造等內(nèi)在因素和軸承安裝過程中造成軸承滾動體支架變形和安裝配合間隙不當?shù)仁褂靡蛩貙S承溫度和振動的影響。排除以上因素，在實際生產(chǎn)中引起軸承溫度異常升高原因主要有軸承潤滑失效和軸承箱的振動。軸承箱內(nèi)潤滑油脂不足時軸承的滾動體和滾道之間會發(fā)生邊界摩擦或干摩擦，產(chǎn)生大量熱量，進而導致潤滑脂變質失效，造成惡性循環(huán)，最終導致軸承損壞；振動值升高時，軸承的動載荷會隨之升高，影響潤滑油膜的形成，導致潤滑不良，溫度異常升高[4]。該風機僅運行2個月即出現(xiàn)軸承潤滑脂發(fā)黑、滾珠外側與軸承內(nèi)圈磨損現(xiàn)象，結合該軸承箱出現(xiàn)溫度波動、振動大的情況，說明軸承潤滑效果不佳。分析其原因主要包括兩個方面，一方面是在一般情況下，SKF軸承出廠時的潤滑脂填充量總是超過直接參與潤滑的實際需要量，填充的潤滑脂分布在保持架上和軸承護蓋的空腔之中，并在滾動體外圍形成一個輪廓。由于設備試運行時在潤滑脂的走合階段大部分多余的潤滑脂在運轉初期即被擠出，導致試運行初期非驅動端油封密封圈脫出，潤滑脂流失減少甚至被污染，造成潤滑脂不足和劣化，潤滑能力下降。另一方面，引風機的滾動軸承一般采用一端自由、另一端固定的安裝方式，在實際生產(chǎn)中往往使傳動端軸承固定，限制其軸向移動，而自由端軸承是可以移動的，這樣，當工作時溫度升高，軸熱膨脹后可不受阻[5]。由于該引風機工作環(huán)境溫度較高，轉子在高溫時存在較大的伸長量，實際伸長量可能與設計尺寸存在較大偏差，造成軸的熱伸長量大于軸承端面與軸承座端蓋的軸向間隙，導致間隙內(nèi)潤滑脂減少，油脂在間隙內(nèi)剪力摩擦損失過大，引起軸承發(fā)熱；同時運行中存在轉子擾動(轉子彎曲)，使轉子徑向或軸向位置與理想位置存在偏差造成滾子不在理想的工作范圍內(nèi)，形成軸承滾動體兩側與內(nèi)圈邊緣發(fā)生接觸磨損，即出現(xiàn)干摩擦，導致軸承溫度升高、潤滑脂變質；同時，干摩擦會造成滾珠或滾道表面損傷、出現(xiàn)劃痕及磨損等情況，進而造成振動持繼增大，最終導致引風機非驅動端軸承箱振動升高觸發(fā)聯(lián)鎖導致停爐。

3 處理措施及效果

基于以上故障原因分析，結合軸承損壞實際對兩端軸承進行整體更換，安裝前對轉子吊裝進行離線動平衡校正實驗，在平衡機上對轉子做徑向跳動檢測，對彎曲部位予以校直。根據(jù)轉子在實際工況下的伸長量和軸承安裝間隙對溫度的影響合理確定軸承安裝間隙，對存在偏差通過調整軸承兩側墊片厚度進行糾正。為避免電機與引風機不對中造成軸承箱內(nèi)滾動軸承內(nèi)外環(huán)之間產(chǎn)生徑向扭轉力引起滾動條在內(nèi)外環(huán)之間交錯滾動產(chǎn)生振動值升高，安裝時用百分表對聯(lián)軸器進行對中檢查，確保軸向、徑向跳動數(shù)值達到檢修技術標準0.1 mm以內(nèi)。對原軸承箱內(nèi)潤滑脂進行清除，按標準重新加入廠家指定潤滑脂，確保加脂量滿足規(guī)定要求，設備運行過程中加強監(jiān)測，及時定期補脂。該引風機軸承自2019年11月維修后正常運行至今，未發(fā)生軸承溫度非正常升高或振動超標現(xiàn)象，保證設備正常運行。

4 結 語

引風機作為乙烯裂解裝置重要的輔機設備，其運行中出現(xiàn)的軸承故障已成為影響裂解爐安全運行的一項重要因素。而引風機的軸承故障的主要形式就是發(fā)熱和振動，兩者既能獨立存在，又相互作用。因此，只有明確滾動軸承的發(fā)熱原因，才能在引風機等設備的滾動軸承的選用、安裝、使用、維護及維修等過程中做好預防措施，消除引起軸承發(fā)熱的隱患，延長裝置正常運轉時間和風機使用壽命，為企業(yè)提高經(jīng)濟效益。