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轴承知识
高炉气密箱回转支承事故分析
2010-03-17 摘 要：高炉炉顶气密箱回转支承承载的载荷大、工况恶劣，容易损坏，对某厂损坏的回转支承进行振动、油脂光谱和材质分析表明，回转支承保持架破坏主要是在保持架老化及滚动体向外挤压双重作用下发生的。
关键词：高炉；回转支承；振动；监测；事故分析
一、振动数据分析
1．概述
2003年4月20日，某高炉炉顶气密箱旋转电流升高，发出异音并伴有咔咔声，布料器多次启停旋转电流均超标，后气密箱已根本无法运行。
高炉炉顶气密箱传动简图如图1所示，炉顶布料器气密箱传动链部分特征频率如表1所示。
关键词：高炉；回转支承；振动；监测；事故分析
一、振动数据分析
1．概述
2003年4月20日，某高炉炉顶气密箱旋转电流升高，发出异音并伴有咔咔声，布料器多次启停旋转电流均超标，后气密箱已根本无法运行。
高炉炉顶气密箱传动简图如图1所示，炉顶布料器气密箱传动链部分特征频率如表1所示。
由图1可见，齿轮B10与B11是同轴的，B4与B10为啮合对，B11与A13为啮合对，A13即为回转支承上的大齿圈。事故发生后气密箱解体情况表明，故障部位为A13所在的回转支承上的轴承，而B4－B10齿轮副并无过大磨损。
Bll一A13齿轮副的啮合频率为18.6Hz，由测设备采样频率太高，低频无法分辨，18.6Hz在频谱图上反映不明显；但是，与Bll齿同轴的B10－B4啮合频率133.7却有明显的反映。这是因为，由于A13齿所在的回转支承轴承损坏，导致Bll一Al3啮合异常，B10齿轮与Bl1齿轮是同轴的，所以B10一B4啮合也出现异常，反映在频谱图B10一B4的啮合频率13.7Hz。
Bll一A13齿轮副的啮合频率为18.6Hz，由测设备采样频率太高，低频无法分辨，18.6Hz在频谱图上反映不明显；但是，与Bll齿同轴的B10－B4啮合频率133.7却有明显的反映。这是因为，由于A13齿所在的回转支承轴承损坏，导致Bll一Al3啮合异常，B10齿轮与Bl1齿轮是同轴的，所以B10一B4啮合也出现异常，反映在频谱图B10一B4的啮合频率13.7Hz。
图2是齿轮对B4一B10（24／180）啮合频率133.7Hz的振动幅值趋势图，可以看到回转支承坏的全过程。1月9日，频谱图中133Hz的幅值为值达0.30m/s2，在4月19日23点跃升至0.92m/s2，在4月20日0点达到Z高点1.08m/s2，为1月9日的五倍多，此后开始下滑，至4月20日12点，振动幅值达到Z低点。
在100天左右时间里，振幅发生激变。
2．振动频谱图分析
在100天左右时间里，振幅发生激变。
2．振动频谱图分析
图3与图4中133Hz的幅值分别为0.19m/s2和0.30m/s2，这是旋转大齿圈的啮合频率，表明已出现故障。
4#测点同样也可以看到这个规律，在1月9日的频谱图中133Hz的幅值为0.14m/s2（图5），而2月24日的频谱图中133Hz谱线的幅值达0.28m/s2（图6）。
4#测点同样也可以看到这个规律，在1月9日的频谱图中133Hz的幅值为0.14m/s2（图5），而2月24日的频谱图中133Hz谱线的幅值达0.28m/s2（图6）。
二、油脂光谱分析和保持架材质分析
油脂分析对预知回转支承故障较困难，因为对故障部位采集的油脂进行光谱分析表明，仅有铁和铅元素含量异常，其它都在标准值内。
材质分析测试报告指出，保持架材质为尼龙。
三、事故分析
从以上振动、油脂和材质三方面的综合分析可见，保持架破坏是在保持架老化及滚动体向外挤压双重作用下发生的。
四、结论
1．高炉用回转支承应选取适合在较高温度下使用的轴承，尤其要注意保持架材质。
2．将133Hz作为回转支承损坏的特征频率之一，出现异常情况后应当注意其发展趋势，及时检查B4-B10及B11-A13齿轮副情况。
3．在设计时应尽可能使轴承加油孔均布，保持润滑均匀。
参考文献：
[1]董英斌，高立新，孙勤刚，吕卫阳．高炉炉顶大型齿轮箱监测诊断系统[J]．北京科技大学学报，2000.22(3):278-280.
油脂分析对预知回转支承故障较困难，因为对故障部位采集的油脂进行光谱分析表明，仅有铁和铅元素含量异常，其它都在标准值内。
材质分析测试报告指出，保持架材质为尼龙。
三、事故分析
从以上振动、油脂和材质三方面的综合分析可见，保持架破坏是在保持架老化及滚动体向外挤压双重作用下发生的。
四、结论
1．高炉用回转支承应选取适合在较高温度下使用的轴承，尤其要注意保持架材质。
2．将133Hz作为回转支承损坏的特征频率之一，出现异常情况后应当注意其发展趋势，及时检查B4-B10及B11-A13齿轮副情况。
3．在设计时应尽可能使轴承加油孔均布，保持润滑均匀。
参考文献：
[1]董英斌，高立新，孙勤刚，吕卫阳．高炉炉顶大型齿轮箱监测诊断系统[J]．北京科技大学学报，2000.22(3):278-280.