雷彤
(秦皇岛港股份有限公司第六港务分公司,秦皇岛 066000)
国家级重点工程秦皇岛煤三期投产至今已23年,其设计年生产能力为3000万t,在2002年突破了3000万t的设计能力后,2011年完成吞吐量5000万t,大大超过了设计能力,在超负荷情况下运行使设备各部分也迅速疲劳损伤。23年间只有翻车机进行了两次更新改造,而堆料机和取料机至今仍在维持使用。2011年公司取料机发生了回转支承轴承损坏的故障,备件制作和更换的工期都很长,严重影响了装卸生产。因此,应深刻认识回转支承轴承保养维护的科学性和重要性。
1 故障现象
使用23年的大机回转轴承,在日常的保养和维护中,都是严格按照润滑周期进行加油保养,并且严格执行了到期换油的制度。20多年中从未出现过故障。但从2011年起,发生回转支承轴承与大机连接螺栓折断的现象,通过力矩扳手对螺栓进行更换和紧固后,螺栓折断现象未出现好转,并进而出现了回转伴有较大的异响、个别角度回转阻力增大、回转电机电流增大的现象。此时,公司已意识到事态的严重性,召开了专题会议,制定了一系列措施,希望延长其使用寿命,直到新备件到货。但此时轴承已经到达其使用极限,不久就彻底损坏了。
2 原因分析
1)设备润滑应实施按质换油的原则
由于作业量过大,且煤炭港口的作业环境较恶劣,润滑油极易受到煤粉尘的污染,通常采集的油样从外观上看就已经发黑。公司润滑系统执行的是到期换油的制度,这种做法有其实用性,但却忽略了对油品的监测化验。
按质换油,就是每年按期取样化验,化验的数量按计划安排。油样送检时重点化验4项指标:油品运动粘度、闪点、水分和杂质。其中杂质成分的分析将直接反映轴承磨损的情况。而造成本次故障的重要原因之一就是缺少对大轴承磨损情况的监测。
2)对回转轴承的维护存在盲区
盲目的认为大轴承使用20年没有出问题,以后也就不会出大问题。并且对此类轴承超极限使用会出现的问题、故障现象及科学的分析存在盲区。事实上,该港口其他设备也出现过回转轴承损坏的情况,分析其原因有质量问题、有人为保养问题,而取料机出现正常运行磨损超使用年限的情况还是次。所以在该问题上,存在由于认识不足造成对回转轴承维护的盲区。
3 回转轴承的监测维护保养
1)通过对油品的检验,尤其是杂质成分的分析,监测轴承表面疲劳剥落和黏着擦伤情况。主要方法是进行油品铁屑定量指数、直读铁谱、分析铁谱的分析。
铁屑定量指数(PQ检测法):PQ是灵敏的磁力计,测量样品中铁屑的总量并以PQ指数显示。PQ指数是一个没有单位的定量数值,它与样品中铁屑的含量及颗粒的大小呈线性关系。PQ是在油液分析过程中的基本工具,它可以识别其他分析技术不能测量的大铁屑颗粒(大于5~10μm),无需复杂的样品制备。但是如果样品中存在大量外来氧化皮和铁锈颗粒,会导致PQ值增加。
直读铁谱分析(DR检测法):直读铁谱分析广泛地应用于各类机器系统的磨损监控和润滑油油品评定,也可用来进行摩擦状态及磨损机理的研究,因此,它是实现机器工况监测、设备故障定位和进行微粒摩擦学研究的重要仪器。其原理是将磨粒有序沉积在沉积管内,利用光电转换原理,测出表征油液样品中大磨粒(大于5μm)浓度和小磨粒(1—2μm)浓度的Dl和Ds值,绘出铁谱参数曲线,以判断机器磨损变化的进程和趋势。
PQ检测法主要应用于颗粒磨损浓度较高的润滑油或润滑脂,检测非常快捷简单,成本也低。但对于颗粒磨损浓度较低的油品则误差较大。而DR检测法则对颗粒磨损浓度较低的油品非常有效。
分析铁谱:借助高倍显微镜来观察颗粒磨损的材料、尺寸、特征和数量,从而分析零件的磨损状态。分析铁谱是一种强烈依赖个人经验的技术,结论的正确与否与分析者的个人经验关系极大。利用分析铁谱,可将磨损颗粒分为粘着擦伤磨损颗粒、切削磨损颗粒、疲劳磨损颗粒、有色金属颗粒、污染杂质颗粒、腐蚀磨损颗粒等。由于不同的磨损颗粒代表不同的磨损类型,因此很容易从磨损颗粒的特征看出设备的主要磨损类型。除了要分析磨损颗粒的特征外,还要分析磨损颗粒的尺寸和数量,只有这样才能正确判断设备的磨损状态,并评定磨损等级。磨损等级可分10级,1~3级正常;4~5级略高于正常水平,应加强污染控制;6—7级不正常磨损,应加强取样监测;8~9级严重磨损状态并趋于失效,应立即取样监测并采取应对措施;10级紧急,失效或非常接近失效。
针对公司取料机回转支承轴承损坏的故障,对所有大机进行了油样分析检测,每盘回转支承都取4个不同点进行检测。以1号堆料机为例,其油样(1号锂基脂)PQ值为548,此数值高于正常范围,但考虑样品中含有来自外部的黑色氧化物等,以铁谱磨损颗粒观察结果为准。铁谱显微分析发现样品中含有大量来自环境的黑色固体污染颗粒,磨损颗粒主要为疲劳剥落磨损颗粒伴有少量滑动磨损颗粒,Z大尺寸为700μm,表明轴承内外滚道和滚柱已出现明显剥落和擦伤,应加强现场检测。建议2个月后从同一位置取样跟踪检测。此设备磨损等级为6级。
由此可以看出,通过不断地进行油品监测可以掌握轴承的使用状况。
2)通过对滚道系统的检查,宏观测量滚道磨损情况
在长期运行后,滚道系统会有磨损。应每年检查,并制定磨损测量表来测量和记录图1中所示测量点的磨损情况。为了便于检查,设备安装后要在轴承和接合件上找到4个合适的测量点并作标记。测量值和基础值之间的差值代表磨损情况。
仍以1号堆料机为例,由于是初次测量此间隙,参照图纸上的数值,实际测得滚道由于长时间磨损下降9mm,已超过使用极限。
3)回转支承轴承备件的储备
由于回转支承轴承体积较大,价格贵,制造周期长,购买后作为长期备件,存放困难。一般保护性存放:如果存放约6个月,则保存于带顶的存放区域;如果存放约12个月,则保存于密闭的能控制温度的房间内;如需保存更长的时间,则需要特别的保存。因此,必须通过长期的油样监测和滚道测量,了解回转支承轴承的使用状况,并采取及时的应对措施。
总之,回转轴承是大型港口设备的重要零部件,科学地对其进行保养维护,将使公司的维修成本降到Z低,设备保障更加有力。
来源:《起重运输机械》2013年第9期