轴承密封范文（精选6篇）
轴承密封 第1篇
目前, 我国各大钢铁公司所使用的油膜轴承密封系统大多是8 0年代设计的产品。因其主要密封是多个密封唇口, 所以称为多肢密封, 也称为DF。 (如图1所示)
近年来, 由于冶金行业的快速发展, 各类轧机不断增加, 轧机油膜轴承的应用也愈加广泛, 现代轧机朝着重载、高速、连续、自动、智能等方向发展。对油膜轴承密封系统的要求也越来越高。密封系统随之出现的问题也越来越多, 漏油和进水就是困扰各大钢铁公司的老大难问题, 密封系统的优化改良已经刻不容迟。
首先, 我们根据各钢铁公司磨辊间发现的问题及与各钢铁公司技术人员的大量沟通交流, 做了以下几点优化 (见图2) 。
优化1:去掉铝环, 其具体原因如下。
图1是传统的油膜轴承DF密封结构示意图, DF处于理想的工作位置及工作状态, 封水唇口与封油唇口的背面与密封盖凸起的距离几乎相等。
正常情况, 铝环与锥套夹紧DF, 与轧辊相对静止, 与轴承座相对运动, 有时由于零部件发生磨损而造成封闭尺寸链变化或装配不当或未锁紧, 铝环卡在密封盖或水封上, 造成铝环与轧辊发生相对运动 (旋转) 。胶钉与轧辊发生严重相对旋转, 所以新的密封结构考虑有铝环替代物。
DF密封严重变形, 究其变形原因, 锥套与铝环将DF夹得太紧, 造成橡胶产品根部受力较大。长期受力, 橡胶发生永久塑性变形, 封油唇口与封水唇口向内侧弯曲, 影响两个唇口与密封盖陶瓷环的接触过盈量, 也就是改变了两个唇口与密封盖陶瓷环的接触力, 造成漏油或进水。
综上所述各个原因, 决定ACS密封系统铝环不再出现, 还节约了铝环的消耗, 节约了资金。
优化2:去掉密封盖陶瓷环中间凸起。
图1是传统的油膜轴承DF密封结构示意图, DF处于理想的工作位置及工作状态, 封水唇口与封油唇口的背面与密封盖凸起的距离几乎相等。
正常情况下, 铝环与锥套夹紧DF, 与轧辊相对静止, 与轴承座相对运动 (也就是与密封盖相对旋转) , 但有时由于零部件发生磨损而造成封闭尺寸链变化, 或装配不当, 或轴向窜动较大。DF密封不能处于理想工作状态, 有时DF的封水唇口与密封盖凸起发生严重磨损, 有时DF的封水唇口与密封盖凸起发生严重磨损, 有时DF的钢带与密封盖凸起发生严重磨损 (见图3、图4) 。
在新型ACS密封系统中不再存在密封盖凸起, 避免以上情况发生。
优化3:增加了密封唇口数量。
如图5所示:在密封盖的外侧加了一道防护水封, 新型的ACS密封装置防护水封把整个密封盖沉孔全包住, 能够有效的防止密封端盖及其螺栓沉孔部位过早锈蚀。防护水封还能挡住大量的冷却液, 也能挡住大量的氧化铁皮进入冷却系统及液压油品系统, 防止冷却液对油品的污染及稀释, 也防止杂质进入锥套与衬套之间, 造成巴氏合金的脱落。
增加了两个对顶唇口 (如图5) , 如此两个唇口, 即便是发生了轴向窜动, 也会互相产生作用力, 两个唇口各自顶着接触面, 起到良好的密封作用。
封油唇口及封水唇口彻底颠覆了原来的设计理念, 采用与密封主体是可拆卸的形式, 当唇口磨损达到一定的使用寿命时, 可以将其拆下来直接更换唇口。另外唇口把材质改为氢化丁晴, 其耐磨性及抗撕裂性大大提高。该产品已经在宝钢不锈1780热轧线, 本钢2300热轧线使用, 取得了良好的密封效果。
以下几个图片是现场拆辊图片:
观察图6:ACS密封与轧辊辊脖子接触部位光亮如新, 轧辊辊脖子上涂的黄油略微粘在了ACS密封上一些, 没有被水及油品冲过的痕迹。说明A C S密封与轧辊辊脖子接触一侧既没进水也没漏油。
综上所述新型的ACS密封系统既能弥补DF密封系统的不足, 并能保证油膜轴承更好的运转。
结合装配图中的封油唇口及封水唇口, 再看上面这张照片:ACS密封封油唇口及封水唇口都略带黄油。都没有被水及油品冲过的痕迹。说明A C S密封与密封盖接触部位既没进水, 也没漏油 (见图7) 。
我们再仔细观察密封盖:看上面照片, 在密封盖封油侧陶瓷环部位, 清晰的留下了ACS密封封油唇口与密封盖陶瓷环相对旋转的痕迹, 留下薄薄的一层黄油。我们再看上面照片在密封盖封水侧陶瓷环部位, 清晰的留下了ACS密封封水唇口与密封盖陶瓷环相对旋转的痕迹, 也留下薄薄的一层黄油。在密封盖上的封油唇口和封水唇口接触部位的中间, 是厚度比较高的黄油, 都没有被冲洗的痕迹, 更没有与水接触稀释发白的情况, 也说明了该处既没进水也没漏油。
实际试用状况说明全新的ACS密封系统不仅能克服DF密封系统在使用中出现的问题, 而且完全能满足现代轧机的工作需要。
通过上述的实际应用结果, 完全能说明新的ACS密封系统能更好的适应了轧机轧钢现场需要, 解决了现场漏油、进水的状况。
摘要：热连轧机组在带负荷工作时, 较大的轴向力作用于轧辊和轴承座各个零部件, 造成轴向窜动过大, 现有的密封装置无法满足实际的需要, 经常发生漏油、进水等现象, 新的ACS密封系统解决了进水、漏油等问题, 确保轧机油膜轴承正常的工作。
关键词：油膜轴承密封,DF,ACS密封系统,进水
参考文献
利用毛毡和盘根改进轴承密封实例 第2篇
1. UCF317轴承的密封
抛丸清理机的提升机底辊轴承, 使用不到两周就会损坏, 轴承型号UC317, 瓦座型号F317。原来设计的结构中, UC317轴承因进入了大量的铁砂粉尘而损坏, 结构中虽然有密封圈作为轴承的防护, UC317轴承自身也有防尘盖, 但正是密封圈的损坏才造成了轴承损坏。由于使用的UCF轴承和瓦座, 其自身有自动调心的作用, 即使两侧轴承同心度差, 轴承也会自行调节, 而这正是提升机底辊选择这种轴承的原因。但是密封圈安装在开有流砂槽的密封板, 无法跟随轴承调心, 密封圈使用很短一段时间就会因不同心而损坏。再有轴承上的防尘盖与轴承有间隙, 而且铁制防尘盖在使用中会产生对铁砂小颗粒的吸附现象, 灰尘及铁砂小颗粒就会进入轴承, 造成了轴承损坏。对此处的密封进行改进, 把原来的旋转油封改为迷宫式加V形密封圈, 因为V形密封圈有轴向密封作用, 可以补偿较大的尺寸误差和角度偏差, 但由于工作环境太恶劣, 实际使用中效果并不好, 后来采用了毛毡做密封取得非常好的效果。这里使用的毛毡密封不是传统的毛毡圈密封, 而是一种以往从没有过的形式。
对UC317轴承, 选用厚度为10mm的毛毡, 剪成如图1的形状, 这个形状和F317瓦座的内部形状大小相同。中间孔直径110mm, 安装图见图2。
安装方法:将毛毡一侧涂黄油, 并使涂黄油侧毛毡紧贴在轴承上。由于螺栓的压紧使毛毡紧压在轴承上无缝隙, 无论条件怎样恶劣都不会有灰尘及铁砂颗粒进入到轴承中。这种毛毡密封有别于以往使用的密封方法, 主要借助于轴承上的防尘盖, 相当于将防尘盖进行了再密封。这种毛毡密封耐冲击, 即使在毛毡密封处有灰尘或砂子堆积也不影响密封效果。此种毛毡密封非常适用于UCF系列轴承的密封, 尤其是多尘、环境恶劣的工作场合, 像除尘设备中的除灰螺旋、螺旋筛等。
2. 混砂机齿式转盘轴承的密封
一台T36/20型混砂机上使用的齿式转盘轴承, 轴承结构见图3。使用约半年后轴承转动困难, 拆开后发现轴承内进了砂子。因密封圈周围有砂子, 转动时砂子与密封圈一同转动, 当转动停止时, 砂子因惯性继续运动就会进入到密封圈里, 从而进入到轴承滚道内, 造成轴承转动困难。新轴承密封弹性较好, 使用时间会长一些, 但也不会超过一年。对混砂机齿式转盘轴承的密封进行改进, 采用聚四氟材料的盘根, 效果非常好并且简单。
参看图3, 测出图3中L后, 选用L1 (盘根尺寸) >L 0.5～1mm, 即选用L1×L1的聚四氟盘根, 单位所用的齿式转盘轴承L=9.5mm, 选用10mm×10mm的聚四氟盘根。选好聚四氟盘根后, 先将原来转动困难的齿式转盘轴承修复一下, 将轴承外环螺栓拆掉使轴承能够自由旋转, 拆掉原有的密封, 从内外环间隙内注入洗油, 一边旋转一边注入洗油, 直到转动灵活为止。在这里要注意, 下部要有接油盘, 不能让油随意流淌且现场严禁吸烟动火, 以防洗油被点燃。洗净后用油泵从注油孔加油, 也要不停地转动, 让油从内外环间隙挤出 (用手捻干油会发现里面有砂子) , 将挤出的干油擦除。这样不断地注入擦除, 直到挤出的干油没有砂子为止。将内环上的螺栓拆松, 使L增大到容易将聚四氟盘根放入, 要使盘根紧贴在轴承内环上, 沿着内环绕一圈后将多余的截断, 将两个头连接在一起即可。然后将内环螺栓拧紧, 再将外环螺栓固定。
供水厂离心泵轴承密封装置的改进 第3篇
为此, 对原轴密封装置进行了改造。主要采取了两种方法, 第一种是采用BP-533膨胀纤维盘根取代原来的填料进行密封;第二种是采用注入式软填料来加以密封, 现分别加以介绍。
一、膨胀纤维盘根的应用
膨胀纤维盘根是采用具有高强度的膨胀纤维为主体材料, 浸渍特种润滑剂, 经编织而成的密封材料。该填料具有力学性能优异、自润滑性和柔韧性良好, 以及易安装的优点, 对有磨损的轴及轴套有着良好的密封效果。
安装时, 首先清理原填料室所有旧的盘根和水封环、冷却水管, 堵塞全部冷却水孔。检查泵轴表面粗糙度情况, 并使泵轴转动时的跳动量在允许范围内。其次截取两段与BP-533配套的盘根, 以断面呈45°装入填料室最内层作为阻挡底环。其目的是封闭填料室的空间, 防止运转中BP-533膨胀纤维盘根被挤压变形, 从填料室挤出。第三, 在底环装入后, 再将BP-533填料依次装入。装填时应使相邻盘根接口错开180°, 以免通过接口渗漏。安装最后一道阻挡环时将切口朝上, 防止外溢。
所有盘根装填完毕后, 调整好填料压盖的松紧, 压入填料室5mm即可。检查无误后即可进行试运转。
二、注入式软填料密封的应用改造
注入式软填料是利用水泵原有的填料函, 在两端加一个挡环, 用冷却水入口作为软填料注入口, 采用高压喷枪将软填料注入填料函, 并与填料函壁面及轴紧密接触达到密封效果的密封方式。
改造时, 首先清理填料室, 清除所有旧的盘根和水封环, 清除附着的杂质和污垢。其次进行填料注入口改造。为了注射填料, 要在盖上加装注射孔接头。接头需专门加工, 其螺纹需与填料枪接头相配合, 并加工接头压盖。对14SH-13双吸泵的改造, 则利用了原有水封口, 直接在水封口上进行钻孔和攻丝。第三, 需在填料室前后两端各加装一圈盘根 (碳素纤维盘根或聚四氟乙烯盘根) 来防止填料外漏和内漏。之后装填填料。
可以先手填一部分, 然后合上水泵盖, 带拢盘根压盖, 再用填料枪加压注入, 把填料空腔注满。填料枪压注前, 填料压盖压入填料室约8~10mm即可, 为即将注入的填料预留部分空间。当感觉填料压盖螺母有一定紧度, 则表示填料已注满。
操作中要注意, 机泵的运转会使注入的填料被挤出一部分造成泄漏。这时应及时补充填料, 直到无泄漏。因填料枪压力较高 (最高可达10MPa) , 所以用力要均匀, 注射填料应分多次进行。
三、两种密封装置改造后的效果分析
公司配置的14SH-13双吸泵, 对这两种轴承密封装置进行了大量的改造及应用, 取得了良好效果, 其优势如下。
首先, 极大地减少了维护工作量。对膨胀纤维盘根的应用显示, 维护保养工作只需每年进行一次, 期间不需要对水泵密封装置加以额外维护, 保养周期从600h延长到8 000h以上。对注入式软填料密封的应用显示, 当水泵运行中产生泄漏时, 可不停泵, 直接用枪往填料室补充填料, 操作简单灵活。而且此种填料使用周期较长, 可达3个月以上 (水泵连续运行状况下) 。运行期内不需更换填料, 只需补充。
其次, 减少了对机件的磨损, 密封效果良好。应用显示, 改造后的两种泵密封装置对轴套的磨损都大为减轻。过去水泵运行时间在15 000h, 轴套的磨损量能达到1.5mm, 严重时接近2mm的磨损极限。改造以后, 相同周期泵轴及轴套的磨损程度不足原来的一半, 从而减少了对机器部件的消耗及修理, 减少了摩擦阻力和耗电量, 而且运行中密封效果优异, 无泄漏。
摘要：提供两种针对低压离心泵密封装置的节能改造方法。
轴承密封 第4篇
马达工作过程中, 在高压泥浆推动下, 转子相对定子旋转, 定子静止, 高压泥浆作用在转子上的压力通过轴承传递到定子, 轴承在马达工作过程中起到动静接触、压力传递的作用, 轴承损坏将导致憋泵、马达失速、钻具落井等复杂井下事故, 严重影响现场正常作业, 轴承的可靠性直接影响马达的使用寿命。
常规泥浆马达在工作时, 为冷却润滑轴承, 允许5%-10%泥浆通过轴承, 泥浆中的固相物质加剧了轴承的磨损, 影响了马达的使用寿命, 同时, 每次保养马达都需要更换轴承, 增加了工具维保成本;本文介绍了一种轴承油密封马达, 该型马达轴承依靠液压油实现冷却润滑, 轴承与泥浆不直接接触, 提高了轴承的使用寿命, 减少了摩阻, 提高了钻头水马力, 提升了机械钻速, 在渤海油田及东海油田使用后, 提速效果明显。
1 结构介绍
马达轴承油密封结构主要由心轴、下部套筒、密封环、双公接头、轴承、轴承挡环、轴承套筒、活塞、活塞套筒组成。作业过程中由双套筒与下部密封环、上部活塞组成密封油腔, 冷却润滑轴承, 活塞可上下活动平衡油压。
1.1 底部密封结构
底部密封结构主要由下部套筒、密封环与心轴组成, 其中主要部件为密封环, 如图2所示, 心轴与密封环通过波浪形橡胶密封圈密封, 密封环内侧镶嵌硬质铜, 防止密封槽磨损;密封环外侧与下部套筒配合, 外表面加工防转键槽;下部套筒与心轴之间设计V型密封, 防止井筒泥浆侵入密封腔。
1.2 顶部密封结构
顶部密封结构主要由心轴、活塞与活塞套筒组成, 其中主要部件为活塞, 如图3所示, 心轴与活塞之间通过波浪形橡胶密封圈密封, 内侧镶嵌硬质铜, 保护密封槽防止磨损;活塞外侧与活塞套筒配合, 依靠波浪形橡胶密封圈密封, 活塞套筒内表面镀铬;正常工作时活塞沿心轴在活塞套筒内上下活动, 平衡密封腔内部油压。
1.3 轴承总成结构
轴承组合主要由上下承托环与圆柱滚子轴承组成, 承受转子施加的压力, 轴承组合安装于心轴上, 通过轴承挡环与心轴固定, 轴承组合下端与双公短节上部端面配合, 将转子压力传递至定子本体;轴承组合安装于轴承套筒内。
1.轴承;2.轴承承托环;3.轴承组合;4.双公接头
2 与常规马达参数对比
下面对目前海上常用马达作业参数进行对比, 分析轴承油密封马达作业优势:
从上表可以看出轴承油密封马达轴承间隙较小, 说明轴承磨损较小;等壁厚设计, 马达工作压差大, 马达输出扭矩大, 有效提高马达输出功率, 保证机械钻速[2]。
上表对马达本体尺寸进行对比分析, 轴承油密封马达因增加了轴承密封结构, 加长了马达弯角中心至驱动头端面长度, 影响了马达造斜率。
3 现场应用中注意的问题
1) 严格控制泥浆含砂量及固相含量, 避免因定子橡胶磨损严重而影响马达使用寿命。
2) 马达弯角中心与钻头之间距离较远, 且存在多个扣连接短节, 容易产生应力集中, 作业过程中需严格控制顶驱转速, 严禁在马达驱动头前端加装其他短节。
3) 马达输出扭矩大, 作业过程中时刻关注马达压差, 防止马达憋停而出现井下倒扣事故。
4 现场应用效果分析
该马达自引进以来在渤海油田、东海油田多个区块使用, 使用后提速效果明显, 下面选取渤海油田辽东湾锦州25-1油田两口定向井与东海油田某区块两口直井为例, 对比分析该型马达在定向井与直井中的使用效果。
4.1 渤海油田马达使用效果分析
渤海油田辽东湾区块油井由于受地层岩性影响, 上部井段滑动钻进托压严重, 采用NOV生产的大扭矩马达后, 托压现象改善明显, 有效提升机械钻速。
钻具组合:Φ311.2mm牙轮钻头+Φ203.2mm马达+浮阀接头+Φ203.2mm钻铤2根+Φ311.2mm扶正器+Φ203.2mm钻铤13根+Φ203.2mm机械震击器+配合接头+Φ139.7mm加重钻杆14柱+Φ139.7mm钻杆。
本井为定向井, 为使对比数据更真实, 选取垂深相同的一段地层, 对比分析作业参数。
上表可以看出, 使用马达后钻压降低, 平均机械钻速提升明显, 说明该型马达在定向井滑动钻井过程中能够有效减少托压, 提高施工效率, 同时保证井下安全, 避免粘卡。
4.2 东海油田马达使用效果分析
东海油田储层埋深一般在4 000m以上, 选取某区块两口直井相同层段, 对比分析马达使用前后效果, 其中, 两井相距较近, 地质条件相似, 泥浆体系相同。
通过上述图表可以看出, 作业过程中为保护马达, 减小了泥浆泵排量, 降低了顶驱转速与钻压, 减小了井下管柱震动, 但排量降低影响了泥浆携砂, 同时, 钻时快井筒内岩屑堆积较多, 增加了钻柱扭矩, 但总体平均机械钻速提升明显, 有效减少纯钻时间, 提高了作业效率, 降低了作业成本。
5 结论及建议
1) 油密封式轴承, 不需要泥浆冷却润滑, 增加轴承使用寿命, 提高马达井下作业时间, 全部泥浆从钻头水眼处流出, 增加钻头水马力。
2) 等壁厚设计, 具备输出扭矩大、寿命长等特点, 安全性能高, 有效地降低井下复杂情况, 降低了钻井作业的风险。
3) 高性能专利橡胶, 耐磨性更好, 可承受更高压差。
4) 马达弯角中心至钻头距离过长, 影响了工具造斜率, 扣连接短节过多, 降低了工具整体强度, 后续设计可以改进该段长度, 减少扣连接, 设计减应力槽, 提高工具强度。
参考文献
[1]张东海, 刘俊山.复合钻井技术提高深井钻井速度[J].断块油气田, 2003, (6) :79-82+94.
轴承密封 第5篇
1 主轴承耐磨环及内外密封更换的原因
2010年10月以来,新疆吐库二线中天山隧道TB880E型隧道掘进机刀盘与主轴承连接处出现渗油现象;主轴承润滑油理性指标以及光谱铁谱数据显示润滑油频繁变质,导致润滑油频繁更换,润滑油漏损、润滑脂消耗量剧增。经过对主轴承轴向间隙检测和内窥镜观测主轴承推力滚子,发现主轴承有一定磨损。
1.1 确定渗漏油品种类
对现场采集的油样进行了相对运动粘度、综合污染度、含水量和过滤谱片显微观察等实验,测得油样的粘度为410(38.7℃),初步断定渗漏的油品为主轴承齿轮油(美孚460)。
1.2 油样理性指标以及光谱铁谱数据分析
1.2.1 主轴承润滑油理化指标分析
取油样进行污染过滤试验,显微镜下观察过滤谱片,滤膜表面类似于焦炭表相,局部有大颗粒孔洞和沙砾,伴随大量细小金属亮点;水分蒸馏数值为2.8%,严重超标;综合污染数值达到从未有过的7,也超过标准,故决定彻底换油。清洗放油过程中发现,润滑油腔底部沉积大量细腻泥沙。
1.2.2 主轴承润滑油光谱数据分析
光谱数据(表1)显示,Fe、Cu、Si等元素含量明显增加。Si含量的增加表明石英晶体的进入导致主轴承液压系统的恶性循环,加速了主轴承各运动副的磨擦,致使Fe、Cu含量急剧增加。初步断定主轴承密封系统存在进入灰尘的地方。
仪器型号:美国贝尔德FAS-2C型
1.2.3 铁谱谱片分析
1)通过铁谱谱片照片可以清晰直观的了解主轴承主要磨损颗粒。2010.8.20油样谱片显示稀释比为10∶1时,有部分铁的疲劳磨粒和少量小的铜磨粒。2010.11.1油样谱片显示稀释比为10∶1时,铁(铜)的正常磨粒浓密覆盖谱片全程,无法观察磨粒形貌;将试油稀释为100∶1做成谱片观察,为部分铁的疲劳磨粒和中浓铜磨粒,非金属、非晶体较多。
2)主轴承润滑油铁谱谱片对照实验。分别取2010.8.20更换新油运转一定时间后的第一次铁谱实验谱片照片和2010.11.1主轴承润滑油数据急剧增加时油样铁谱谱片照片进行对照实验。2010.8.20的油样中见极少量铁的正常磨粒、疲劳磨粒、暗金属氧化物颗粒,2010.11.1的油样中铁的正常磨粒、疲劳磨粒、暗金属氧化物颗粒明显增多,同样,出现一定量的大粒度铜磨粒和大量大粒度不规则铁的疲劳和球状磨粒。
1.3 主轴承轴向间隙测量
将刀盘顶紧掌子面,把磁性表座固定在内密封唇口环内侧平面,百分表测头抵在唇口外缘旋转轮缘上,刀盘施压100bar,百分表刻度盘调零,泄压后观察表针摆动数值。全圆范围共测试8个点取平均值,计算结果为0.035625mm,2008年12月1日检查结果为-0.12667mm,数值反而变小,原因是此间更换过几次唇形密封,刀盘脱离主轴承后再次装复,初始值变化之故。与主轴承报废上限值(1mm)相距甚远,说明主轴承滚子、滚道和大齿圈总体磨损情况正常。
1.4 内窥镜检查
打开主轴承顶部12点钟区域5个内窥镜观察口,重点观察前部推力滚子的2个口,滚子和滚道表面呈银白色亮光,没有明显锈斑和凹坑。
1.5 初步分析
各项实验和分析数据显示,主轴承内部混入泥沙,磨料磨损的后果导致轴承内部各摩擦副发生摩擦,大颗粒的岩粉在轮齿和滚子的碾压作用下,使夹杂在摩擦副中的泥沙研磨成细腻的泥粉,研磨作用也使油膜在轴承运行过程中失去楔形的极压性能而使油膜破坏,导致局部金属胶合或点蚀,这与油膜表面很多亮点的观察相吻合。具体原因只有等轴承与刀盘分离后才能定论。
2 耐磨环及内外密封洞内修复措施
为准确判定损坏原因、制定修复措施,经研究确定的方案为:将刀盘从主轴承上脱离,解体迷宫密封、更换耐磨环,检查隔板状况,判定损坏原因、制定对策并付诸实施。TBM主轴承耐磨环及内外密封故障判定以及更换维修的流程:拆边刀,刀盘后退9m→测量人员放线→打眼放炮,刀盘出渣向前推进→清理刀盘内部和刀盘与掌子面间虚渣、确定刀盘与洞壁固定位置→刀盘推进1.8m→风枪施工及锚杆、支撑块焊、拆除到盘连接的预紧螺栓、安装耐磨环及隔环→刀盘与主轴承分离,主机后退1.8m→判定故障原因与搭建工作平台→清理拆除内密封、迷宫和外密封→主机后退5.4m→重新安装外唇型密封→更换耐磨环→拆卸隔板,修复并安装→重新安装内唇型密封、焊接修复内密封及迷宫→安装内密封及内外迷宫→空运转检查主轴承状态→刀盘与主轴承对接。
实现上述方案的关键有3点:(1)耐磨环的安放与运输;(2)刀盘与主轴承顺利脱离;(3)刀盘与主轴承准确对接。
2.1 耐磨环安放位置选择及运输
1)耐磨环安放位置的选择 这是整个方案实施的关键。拆完边刀后刀盘后退9m,然后根据图1所示将耐磨环安放槽边线放出,由风枪手钻研放炮。放出环槽外径的尺寸只许大不许小;内径尺寸只许小不许大,以防耐磨环安放时困难。环槽炸出并复核无误后由刀盘推进出渣,出渣完毕刀盘推至掌子面,炸出的环槽已露出底护盾,清理环槽内余渣后安放耐磨环。
2)耐磨环运输 用土工布把耐磨环包裹严实放入木箱中(包裹前确保耐磨环密封面朝上),用2辆并排板车运送至TBM上的喷锚区域后倒运到1辆板车上,送至TBM罐车起重机下吊放至事先加工好的运输架上,滑移至仰拱区域由仰拱起重机吊下,然后放入开挖好的环形槽内。
2.2 刀盘的固定
1)锚杆施作位置标定 刀盘推至离掌子面20cm时旋转刀盘,使顶部2个包厢的刮渣板对称于中线的左右两侧作为锚杆施作面。锚杆施作面分为左上、右上、左下、右下4处。确定好锚杆施作面后刀盘推至掌子面并贴紧,此时要求推进油缸压力达到180bar,然后由刮板位置在岩壁上定出施作锚杆的位置并用红漆标定,角度与刀盘包厢前面板保持平行,以利于以后锚杆与刀盘焊接牢固。锚杆方向角度如图2所示。刀盘固定锚杆共20根,左上、右上各6根;左下、右下各4根分两排布置,前排与包厢前面板略有一定角度。布孔完毕后安排风枪工打眼。
2)预紧螺栓拆卸 部分预紧螺栓拆卸可与风枪施工同时作业,但大部分拆卸工作与风枪施工相干涉,待风枪施工完毕后拆卸底部未被溜渣槽遮挡的螺栓,卸下溜渣槽并固定,然后拆卸上部螺栓。全部拆完后清点螺栓数量,以防有螺栓漏掉未拆,造成刀盘无法脱离。
3)锚杆安装与对照拉拔试验 刀盘内钻孔完毕后,在护盾后方适当位置钻对照孔3组,角度、孔深与刀盘内基本相同,以便对照锚杆安装试验。用锚固剂锚固∅22mm砂浆锚杆,锚杆长度3m,锚固前用水管和高压风管清洗钻孔,确保孔深2.5m及孔内无石粉,同时施作对照锚杆。锚杆及对照锚杆安装完毕4h后,对最后一组对照锚杆进行拉拔试验,拉拔力达18.6t时无异常状况、安全系数达1.5时满足固定要求。
4)锚杆焊接与支垫钢板 锚杆抗拔力达到要求后焊接锚杆与支垫钢板。焊接锚杆时要求锚杆在自然状态下满焊,尽量不使锚杆弯曲受力。锚杆与刀盘焊接处不能夹渣且焊接有效长度不能小于30cm。焊接支垫钢板前再次检查确认底部清理干净,钢板要直接作用在底部岩石上且由下而上逐次焊接堆叠,最后用楔形钢板将刀盘垫实并与刀盘焊成一个整体,以保持刀盘的稳定。
2.3 故障原因分析及排除方案措施
2.3.1 故障原因分析
刀盘固定完成后,再次检查锚杆、垫块及拆卸螺栓。确认无误后开始实施主轴承与刀盘脱离。
1)拆检后状况 内外迷宫螺栓扭矩正常,没有松动断裂现象;轴承与刀盘结合面上覆着一层泥沙;拆开内密封发现内耐磨环上附着一层黑油泥,内密封及隔环正常;内外密封间的隔板发生转动,隔板上36颗M16×40螺栓全部剪断,且隔板上螺栓安装孔磨成椭圆形。
2)故障原因 正常情况下隔板与刀盘无相对运动。从隔板发生错位的轨迹分析,造成隔板转动原因可有2点:(1)隔板通过36颗M16的螺栓与主轴承外圈连接到一起,其本身连接强度较低,TBM掘进中振动较大,造成螺栓松动,预紧力已无法满足固定隔板要求,加上掘进中频繁出现刀盘急停,隔板在其惯性下仍有相对运动趋势,久而久之造成M16螺栓被剪断,隔板发生转动;(2)修复主轴承内密封时,内迷宫外沿磨损严重,为防止石渣进入内密封,曾在内迷宫外沿上焊接过1cm厚的环形钢板,钢板环脱焊后翘起,与溜渣槽相干涉,把力传给了隔板,造成螺栓剪断。
2.3.2 故障排除方案及措施
1)故障排除方案 根据上述确认的故障原因,并结合损坏情况,确定处理方案为:更换耐磨环;对隔板上损坏的36颗螺栓孔进行焊接修补并重新钻孔,加装12颗新螺栓以加强连接,并加装4个止转销以减缓螺栓受的周向剪切力;更换内迷宫。
2)方案实施 (1)拆卸旧耐磨环并更换新耐磨环;(2)拆卸隔板并平放于隧道底部;(3)清理隔板与外耐磨环间的密封槽并安装密封;(4)堆焊受损的36颗螺栓孔,用磁力钻重新钻孔;(5)安装隔板到位后重新施作12个螺栓孔与4个止转销孔,安装新螺栓与止转销;(6)安装内密封及内外迷宫;(7)安装完成后运转机器3~4h,检查安装效果,确认正常后刀盘与主轴承对接。
3 结语
经过18天的施工,顺利完成主轴承系统的维修,经试运转机器状态良好。运转一段时间后铁谱光谱数据显示各项指标恢复正常。通过新疆吐库二线中天山隧道洞内更换耐磨环及内外密封的实践表明,可行性分析预案的正确制定可有效地实现长大隧道内耐磨环的更换,节省大量维护保养时间,提高工效,开创了国内长大隧道内更换TBM耐磨环的先例。
参考文献
[1]中国铁道建筑总公司.隧道掘进机施工技术[M].北京:机械工业出版社,2005.
轴承密封 第6篇
关键词：桐柏抽水蓄能电站,水导轴承,主轴密封,结构,安装
桐柏抽水蓄能电站是一座日调节纯抽水蓄能电站, 总装机容量4X300MW, 水泵水轮机由奥地利VATECH公司供货。水导轴承为分块瓦、稀油循环润滑结构, 其结构较新颖, 采用转动油盆, 油外循环冷却。主轴密封分为工作密封和检修密封。工作密封为平板密封, 检修密封为空气围带密封。
1 水导轴承和主轴密封的结构特点
1.1 水导轴承结构 (见图1)
水泵水轮机导轴承包括固定部分和转动部分。固定部分主要由瓦架、吸油盘 (兼轴瓦支承环) 、轴瓦、轴瓦间隙调整装置、盖板组成;其中轴瓦间隙调整装置包括支承块、球轴承、楔块、调整衬套管、连接板、调整螺杆等;瓦架、吸油盘、盖板分为两瓣到货, 各组合缝通过螺栓连接, 瓦架和盖板用锥销定位, 吸油盘用销套定位;轴瓦共有10块, 瓦面为巴氏合金结构, 无须现场进行研刮;轴瓦间隙的调整是通过现场加工调整衬套管的高度, 以达到所需的轴瓦间隙。转动部分主要由卡环、转动油盆、转动油盆底、挡油环、橡胶挡油圈组成;各部件密封采用O形圈密封。外循环由冷却系统主要由1台油冷却器、自动化元件及油循环管路和冷却水管路组成;油循环的工作原理:机组启动后, 转动油盆作为一个叶片泵转动, 带动转动油盆里的油旋转, 油通过吸油盘和瓦架上的油孔排到排油管, 再到油冷却器进行冷却, 油冷却后通过进油管和瓦架的进油孔注入固定油盆, 固定油盆上部热油通过瓦架上的溢油孔进入到转动油盆。水导轴承的附件包括瓦温计、油温计、油位计、呼吸器、油混水报警装置、吸油雾装置等;其中、呼吸器、油混水报警装置、吸油雾装置各1件, 油位计2件, 油温计2件, 瓦温计共12件。
1.2 主轴密封结构 (见图1)
工作密封主要由浮动环、支撑环、导向环、抗磨环、压紧弹簧及调整装置、密封环、集水槽及盖板组成;抗磨环安装在大轴保护罩上, 带凹槽的密封板装在可垂直滑动的浮动环上, 通过浮动环与导向环间弹簧压紧在抗磨环上。在密封板的凹槽内注入清洁的压力水以润滑和冷却密封板与抗磨环的摩擦面。检修密封主要由围带和压环构成, 围带断面本身不是一个封闭腔体, 由顶盖、压环构成一个封闭的腔体。
1-主轴, 2-顶盖, 3-围带, 4-抗磨环, 5-压环, 6-密封环, 7-支撑环, 8-浮动环, 9-导向环, 10-压紧弹簧及调整装置, 11-集水槽, 12-盖板, 13-卡环, 14-转动油盆底, 15-转动油盆, 16-吸油盘, 17-橡胶挡油圈, 18-挡油环, 19-瓦架, 20-轴瓦间隙调整装置, 21-轴瓦, 21-油盆盖。
2 安装程序
2.1 施工流程
主轴密封和水导轴承的施工工艺流程图见图2所示:
2.2 主要工序的安装
2.2.1 水导轴承间隙调整
在机组轴线调整和中心确定后, 报紧发电机4块下导瓦, 固定机组中心, 选择在圆周上均匀分布的4块轴瓦, 安装这4块瓦的球轴承、支承块、连接板、调整螺杆, 在水导轴表面对称架设4块百分表, 拧调整螺杆上的螺母, 楔块下移使这4块轴瓦与轴贴合, 轴无位移后, 按照相同的方法预装剩余的轴瓦, 让全部的轴瓦都贴合水导轴。依次测量支承块顶部到连接板底部 (衬套管安装位置) 的高度并做好标记及记录;根据实测高度、图纸要求的轴瓦间隙, 确定每个衬套管的实际安装高度;加工调整衬套管, 按照标记装入衬套管, 安装连接板及螺钉, 拧紧调整螺杆的螺母并锁定。轴瓦间隙调整完成后, 还需检查轴瓦的总间隙是否符合要求。
2.2.2 工作密封浮动环弹簧压紧量调整
在确定浮动环已落至抗磨环后, 进行弹簧压紧量调整:先量出弹簧的原始长度a、调整螺杆的长度b, 导向环顶部到浮动环装弹簧孔底部的距离h;计算出弹簧未压紧时调整螺杆顶部到导向环顶部的距离c=a+b-h, 即调整螺杆下移量为弹簧压缩量, 调整螺杆, 测量螺杆顶部到导向环顶部的距离c’, 保证实际压缩量c-c’在设计压缩量范围内。
3 试运行中出现的问题及改进
3.1 1#机组试运行过程中出现甩油及油温偏高
问题:在1#机组试运行过程中, 出现油盆甩油, 水车室有油雾, 油温偏高现象。
原因分析:机组运行后, 油盆产生涌浪, 局部油位过高, 溢油孔过高且孔较小, 热油不能及时排到转动油盆内和热油循环速度较慢, 出现甩油及油雾和油温过高;油温过高的另一个原因是转动油盆的筋板尺寸较大, 机组转速较快, 筋板与油产生的摩擦升热量加大。
解决办法:水导瓦架溢油孔加大, 增加过流量, 促进热油循环速度;降低溢油孔高度, 以降低油盆的油位;减小转动油盆筋板的尺寸, 以减小与油的摩擦接触面, 降低油温。
处理后效果:1#机在处理后运行未发生甩油现象, 油温也降低。2#、3#、4#机采用同样的处理办法, 效果良好。
3.2 1#机组运行过程中大轴保护罩发生上浮
在1#机组运行过程中大轴保护罩发生上浮, 造成工作密封浮动环上移到上限, 不能自由移动, 密封板磨损传感器损坏, 密封板与抗磨环形成干摩擦。造成保护罩上浮原因在于保护罩与大轴连接强度不够, 因此增加保护罩与主轴连接螺栓数量, 改变连接螺栓的强度。在1#以后的运行未发生保护上浮问题, 为此2#、3#、4#机也进行同样的方法。
4 结语
桐柏抽水蓄能电站水泵水轮机导轴承和主轴密封结构新颖, 技术先进, 国内传统的水导轴承主要为固定油盆, 内置冷却器, 油内循环方式, 桐柏抽水电站采用转动油盆和外置冷却器、油外循环方式。减小了油盆尺寸, 改善了轴承的冷却效果。结构便于检修维护。目前桐柏抽水蓄能电站四台机已投入商业运行3年多, 机组运行情况良好。
参考文献
[1] (抽水蓄能电站选点规划编制规范) DL/T5172, 2003.