概述 在過去的幾年中，火力電廠的建設取得了長足的發(fā)展。目前在世界范圍內(nèi)，尤其是印度和非洲地區(qū)，火力電廠的建設也仍然在蓬勃發(fā)展階段。在中國，火力電廠在國民經(jīng)濟中依舊發(fā)揮著舉足輕重的作用。與此同時，提高火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率，減少現(xiàn)有設備中的污染排放，也是近年來電廠運行中一直注重的問題。在這樣的應用環(huán)境中，作為各個設備中的重要零部件，軸承產(chǎn)品的正確選擇和使用，也將對節(jié)能減排，提高設備使用效率發(fā)揮重要的作用。下面將以磨煤機磨輥軸承為例，具體介紹如何通過對軸承的正確使用，達到減少停機時間，提高生產(chǎn)效率的目的。1、磨煤機磨輥軸承的抗磨粒要求及對策 眾所周知，火電行業(yè)設備是軸承最具挑戰(zhàn)性的應用場合之一。作為火電廠關鍵輔機的磨煤機，在其磨輥等關鍵部位，軸承必須在高粉塵污染，高溫、低速造成的潤滑不足的惡劣環(huán)境下保證運行。在這種情況下，軸承的性能及穩(wěn)定性就關乎到整個設備的穩(wěn)定運行。最大限度地延長軸承使用壽命，也就意味著減少停機時間，從而提高設備工作績效，避免不必要的停機檢修帶來的人力與物力上的浪費。 磨輥部位整體位于磨煤機腔室內(nèi)，在工作狀態(tài)下被高溫煤粉所包圍。煤粉顆粒很細，如果磨輥的密封稍有異常，極易通過不良的密封進入到軸承磨輥內(nèi)部。由于磨煤機磨輥多采用浸油潤滑，潤滑油是一段時間才更換一次的。一旦煤粉進入磨輥內(nèi)部，將在很長一段時間內(nèi)停留在磨輥內(nèi)部，成為對軸承的滾道和滾動體造成額外磨損的磨粒。這種磨粒的存在，很容易破壞軸承內(nèi)本來就比較薄弱的潤滑油膜，大大加劇軸承各接觸面的磨損，造成軸承提前報廢。圖一為磨粒磨損造成軸承損壞的一個例子。圖中可見，該軸承由于密封損壞后，磨粒進入軸承腔，整個軸承滾道被磨粒拋光磨損，軸承的擋邊、保持架均出現(xiàn)嚴重磨損，進而造成軸承短時間內(nèi)出現(xiàn)解體損壞。圖一 磨粒磨損造成的軸承損壞 要避免出現(xiàn)這樣的軸承損壞，通常的做法是重視提高密封件的質(zhì)量，通過密封保護軸承；通過對潤滑油樣的定期檢查來判斷是否有大量磨粒進入；通過磨煤機運行電流的檢測來觀察是否有額外磨擦產(chǎn)生等。除了這些常規(guī)的做法之外，我們也看到，由于磨輥始終工作在高粉塵的腔室內(nèi)，煤粉或多或少總是會進入軸承腔，如果可以提高軸承本身的抗磨粒磨損的性能，也必將延長該部位軸承的使用周期。 可靠的產(chǎn)品源于可靠的材料。軸承所用鋼材的純凈度、熱處理工藝等會影響到軸承的抗磨粒磨損能力。鋼材純凈度較好的軸承，本身雜質(zhì)較少，在發(fā)生磨粒磨擦的情況下，表面的薄弱點就越少，相對軸承也就不容易損傷。另外，熱處理工藝保證得到足夠的軸承表面硬度，也可使軸承更加耐磨。而如果采用滲碳處理的軸承，其表面由于存在一定程度的壓應力作用，對抗磨粒磨損的效果也很顯著。 采用涂層技術和表面處理技術相結合更可以降低磨粒的影響，從而顯著提高軸承壽命,延長維護周期。圖二 抗磨粒軸承 圖三所示的實驗結果表明，對同樣的軸承來說，存在磨粒的環(huán)境下，軸承的疲勞壽命只有清潔環(huán)境下的三分之一左右。而在同樣存在中等磨粒的實驗條件下，抗磨粒軸承則是標準軸承疲勞壽命的2.5倍左右。如采用專門應用在惡劣工況下的抗磨粒產(chǎn)品，即使在磨煤機等粉塵污染嚴重的應用環(huán)境中也能長時間正常運轉，減少成本高昂的停機時間，延長設備維護周期，從而提高產(chǎn)量。圖三 磨粒環(huán)境下的軸承疲勞壽命對比2、磨煤機磨輥軸承的潤滑要求 前面提到，磨輥軸承之所以要求高，除了因為其工作于高粉塵的環(huán)境中，還由于該軸承處于高溫、低速的運行環(huán)境，軸承要求的潤滑條件很難滿足。我們知道，潤滑油膜的形成，與潤滑油的粘度、兩表面間的壓力、相對速度以及兩表面的粗糙度等都有關系。下面我們將逐一分析各個因素的影響以及我們在實際操作中應該如何利用。 首先，潤滑油的粘度越大，油膜越容易行成。我們知道潤滑油的粘度是隨著溫度的升高而下降的。在磨輥中，由于外部熱空氣的影響，整體溫度較高。而通常磨煤機中采用的又是油浴潤滑。潤滑油在使用時沒有循環(huán)冷卻，僅僅通過軸散熱，熱量集聚在磨輥中，整個磨輥軸承與油是在一個較高的溫度下達成熱平衡。在這種情況下，就需要采用較高粘度的潤滑油以期望油在工作溫度下仍然能夠保證粘度。另一種選擇是采用粘溫指數(shù)相對較高的潤滑油，比如某些合成油。這樣，潤滑油的粘度隨溫度升高而下降的比率不大，也能使得潤滑油在工作溫度下保證粘度。 其次，要形成有效油膜，還要有一定的相對速度和合理的壓力。在磨輥中，軸承的受力相對較大，這也使得滾子和滾道這兩個相對運動的接觸面間的壓力相對比較大。這個壓力如果過大，極易壓破油磨。因此在這里，從軸承使用的角度出發(fā)，我們推薦采用帶有極壓添加劑的潤滑油，以保證軸承在壓力下的潤滑效果。 再來看速度。這其實是磨輥軸承潤滑的又一大障礙。磨輥的選擇速度相對較低，一般每分鐘在35～55轉左右。這樣的速度下要形成有效的油膜，難度就更大了。除了提高工作溫度下的潤滑油粘度，增加極壓添加劑外，從軸承的角度來說，還可以通過以下手段來改善潤滑效果。圖四為軸承內(nèi)滾子和滾道面接觸部位的放大圖。圖四 滾子與滾道面潤滑示意圖 我們可以看到，油膜的作用是分開兩個接觸面，而分開的效果如何，取決于油膜的厚度以及兩個接觸面的表面粗糙度之和。由此我們引入一個參數(shù)λ來表征潤滑效果。 如圖五所示，當λ大于1時，表示兩表面有效分離，潤滑效果良好。而當λ小于1時，則表示兩表面仍有接觸。這時就會產(chǎn)生如圖六所示的現(xiàn)象，由于潤滑不足導致軸承表面剝落的發(fā)展過程。圖六 由于潤滑不足導致軸承表面剝落的發(fā)展過程 從軸承本身出發(fā)，要使得λ系數(shù)盡量到1，可以通過降低軸承的表面粗糙度值來實現(xiàn)。也就是說，在這個位置，可以根據(jù)需要選擇特殊的表面粗糙度降低的軸承來達到改善潤滑的目的。 綜上所述，在磨輥軸承的潤滑問題上，我們可以雙管齊下，一方面保證潤滑油粘度，另一方面降低軸承表面粗糙度，從而達到更好的使用效果。 3、結束語 以上主要通過對磨輥軸承的應用環(huán)境的剖析，從抗磨粒和改善潤滑這兩個方面詳細介紹了軸承在選擇使用中的注意要點。希望通過這樣的分析能夠幫助廣大的電廠使用者更好的選擇和使用軸承，避免不必要的停機，提高整體生產(chǎn)效率。