工业风机升级标准化解决方案

工业风扇和鼓风机是许多工业过程的关键部分。因此，它们必须满足更高性能和更低总运营成本的需求。轴承和相关部件是提高风机生产率的重要因素。通过结合关键领域的知识——轴承和轴承座、润滑、密封件和服务——SKF 现在正在为升级风扇提供标准化的解决方案。

工业风扇中的轴承故障代价高昂，因为该设备通常对生产过程至关重要。故障可能会导致生产完全停止，从而造成数千美元的损失。因此，延长工业风机和鼓风机的轴承使用寿命是一个高度优先的问题。

以前，每次风扇升级都是为每个单独的应用程序定制的。然而，现在 SKF 工程师提出了升级工业风扇的完整解决方案，使标准化程序成为可能。升级专为降低工作温度而设计，包括优化的轴承和轴承座以及新的循环油润滑系统。较低的工作温度会提高可靠性、降低维护成本和延长使用寿命。

苛刻的条件
工业中的生产力需求通常要求风扇和鼓风机发挥其极限。更高的转速意味着更高的工作温度。此外，许多风扇用于排出高温气体，温度范围为 100 至 600 摄氏度（212 至 1,112 华氏度）。其中一些热量通过风扇轴中的辐射和传导传递到轴承。在高温下运行会导致轴承故障，进而导致意外停机、不必要的停机和生产损失。

高工作温度也会对轴承润滑产生负面影响，因为它们会缩短基础油的使用寿命。润滑的退化意味着轴承摩擦增加、润滑不足和可能的轴承故障，这会导致意外停机的风险增加。超过三分之一的轴承过早失效是由润滑问题引起的。

降温元件
通过 SKF 在轴承和轴承座、润滑、密封件和服务方面的综合知识，开发了用于降低工业风扇应用中轴承温度的完整解决方案。

风机升级始于评估——对当前问题进行评估的设备的功能分析——并建议如何进行升级。 SKF 可以负责从评估到安装新设备的整个过程，如果客户需要，则对功能承担全部责任。

SKF 风扇升级包括多个组件，每个组件都对降低轴承工作温度做出了自己的贡献。新的循环油润滑系统降低了工作温度和维护需求，SKF 自调心轴承系统产生的摩擦力更低，专门设计的轴承座经过优化，可与循环油润滑一起使用。状态监测系统也是整个产品的一部分，提供潜在轴承故障的早期预警。安装完整的风扇升级（包括所有组件）后，即可实现解决方案的全部价值。

自动润滑系统
润滑是预防性维护的重要组成部分，可以通过不同的方式进行处理，具体取决于应用。一些常用的方法是手动油脂润滑、集中油脂润滑、油浴和循环油润滑。热气风机中存在的高轴承温度通常需要循环油润滑系统，因为在这些条件下，脂润滑和油浴润滑都不够有效。在这种应用中，润滑系统是去除热能的重要手段。多年的经验为工业风机循环油装置开发了新的标准解决方案（图1）。

图 1. 循环油装置

SKF 循环油润滑装置为每个轴承提供凉爽、清洁的油，是降温解决方案中最重要的组件。循环油润滑系统是复杂的设备，所有组件（图 2）对于提供良好的结果都很重要。

图2 循环油装置工作原理

一个大油箱可为油提供足够的时间来静置和脱气。在操作过程中，它还具有使油在再次使用之前冷却的优点。油箱还包含一个加热器，可在启动时加热油，以始终保持适当的粘度。大容量滤芯可去除油中的污染颗粒。油润滑单元还包括压力传感器，可在压力过高且需要更换过滤器时发出警告。如果压力超过一定水平，旁通选项将自动打开。手动旁通阀可在运行期间更换过滤器。

油润滑装置的一个常见问题是过多的油循环回油箱。通常，系统使用溢流阀来处理这个问题，但这会导致能量损失、油温升高、部件磨损和油降解。在 SKF 系统中，解决方案是通过优化系统中的油量来最大程度地减少循环回油箱的过量油量。因此，节省了能源和石油，从而减少了对环境的影响。每个标准化油润滑单元都有一些变体。例如，冷却器和用于警报功能和监控的控制单元是可选的，备用泵可用于关键应用。由于油是在一个控制良好的封闭系统中处理的，因此可以最大限度地减少润滑剂泄漏并减少对环境的影响。对于更大的风扇，SKF 拥有 Flowline 解决方案，这是一个完整的油循环系统系列，旨在满足各种要求。

油粘度
润滑的基本功能是在滚动体、滚道和保持架之间形成非常薄但足够的油膜，以便始终防止金属与金属的接触。重要的是该油膜具有合适的厚度。厚度由轴承工作温度和所选油的粘度决定。油液粘度随温度变化；较高的温度意味着较低的操作粘度。因此，选择润滑剂时最重要的参数是它在轴承工作温度下的粘度。

润滑剂的有效性主要取决于滚动接触面之间的表面分离程度。如果要形成足够的润滑膜，当应用达到其正常工作温度时，润滑剂必须具有给定的最低粘度。油膜的状态用粘度比k来描述。

k =v/v1

其中 k =粘度比

v =工作温度下润滑剂的粘度 [mm² /s]

v1 =工作温度下的额定粘度，取决于轴承平均直径和转速[mm2/s]。

（有关计算指南，请使用 SKF 总目录。）

建议在轴承工作温度下使用 k 值介于 1 和 4 之间的油类型和粘度。这通常会导致油的粘度范围为 68 至 220 毫米² /s (ISO VG 68 到 220)，参考温度为 40 C (104 F)。如果 k 值低于 1，则表面未完全分离，并且存在金属与金属接触的风险。 k 值大于 5 会增加轴承中的摩擦，从而增加工作温度。

调心轴承系统
工业风扇中的轴承系统必须适应轴的不对中、轴偏转和热膨胀。在传统应用中，使用自调心轴承系统（图 3），由两个自调心球轴承或两个球面滚子轴承组成。该系统必须专门设计以适应轴的热膨胀。一个轴承是定位轴承，另一个是非定位轴承。浮动轴承在其座圈上轴向移动。当它移动时，它会产生相当大的摩擦力，进而引起振动、轴承系统中的轴向力和热量——所有这些都会显着降低轴承的使用寿命。

图 3. 这是一个传统的自调心轴承系统，包括两个球面滚子轴承。右侧的轴承在外壳中“轴向自由”。

SKF 自调心轴承系统（图 4）克服了这个问题。它在定位位置包含一个自调心轴承，在非定位位置包含一个 CARB 圆环滚子轴承。 CARB 轴承是一种自调心径向轴承，其内圈独立于外圈运动——类似于圆柱滚子轴承。整个轴承系统可适应不对中和轴偏转，而 CARB 轴承可适应轴承内的轴伸长，几乎没有摩擦，也不会引起内部轴向载荷。

图 4. 这是一个 SKF 自调心轴承系统，包括一个球面滚子轴承和一个 CARB 圆环滚子轴承。 CARB 轴承适应轴承内的轴伸长，几乎没有摩擦。

由于没有感应内部轴向载荷，该解决方案以较低的摩擦力工作，从而保持较低的工作温度。 SKF 自调心轴承系统还可以降低振动和噪音水平，并实现更安全、更优化​​的设计。这反过来又会延长再润滑间隔和轴承使用寿命。

在由球面滚子轴承和 CARB 轴承组成的 SKF 自调心轴承系统中，这两个轴承都属于 SKF Explorer 性能等级。 SKF Explorer 轴承显着改善了关键操作参数，从而延长了轴承使用寿命。

图5。这是大型工业风扇中自调心轴承系统的比较。左侧：带有两个 22244 CC/C3W33 球面滚子轴承的传统设计。请注意高振动水平、间歇性峰值和工作温度升高。右图：SKF 自调心轴承系统在非定位位置配备 C2244/C3 CARB 轴承。请注意低振动水平、没有间歇性峰值和较低的工作温度

轴承座
SKF 标准轴承座分类包含专门解决温度问题的设计。最适合工业风扇的是标准 SKF SONL 轴承座轴承座（图 6）和标准 SKF SAF 轴承座轴承座。它们适用于高速和高温应用。

图 6. 这是配备用于循环油润滑的 SONL 轴承座的主要草图，其中包含一个 CARB 轴承。

SONL 外壳有一个很深的油箱，可以容纳大量的油，提供了一种去除热能的有效方法。 SONL 轴承座适用于油浴和循环油润滑，并具有久经考验的专门设计的油封，可避免泄漏。

SAF 轴台可提供用于循环油润滑的标准型号。这些设计有大排水孔，以提供更高的油流动能力和优化的冷却效果。与油润滑系统一起使用时，SAF轴台应配备LER接触油封，以避免泄漏。

SNL 轴承座经过改进以进行油润滑，是另一个不错的选择，具有高性能油封和传热能力。
将这些 SKF 轴承座之一与 SKF 自调心轴承系统一起使用可显着降低轴承工作温度。

结论
位于高温环境中的风扇中的轴承通常会在其极限条件下运行。凭借在多个关键领域的专业知识，SKF 可以为升级工业风扇提供完整的解决方案。结果——提高可靠性、延长轴承使用寿命、延长润滑剂寿命和减少维护——从商业角度来看显然是有益的，但它们对可持续性也很重要。

总结
风扇是许多系统和应用中的关键组件，通常是许多行业的主力军。随着生产力要求的提高，对其性能和可靠性的要求也越来越高。 SKF 凭借对轴承系统的透彻了解，开发了用于风扇升级的标准化解决方案。该解决方案引入了集团在轴承和轴承座、润滑、密封件和服务方面的专业知识，意味着风扇升级可以改善运行、延长轴承使用寿命、延长润滑油寿命并降低维护成本。

关于作者：
Hans Lindh 是瑞典 SKF 工业部门工业风机的业务负责人，Emma de Laval 是瑞典 SKF 集团的技术交流专家。如需更多信息，请访问 www.skf.com。此外，请查看 SKF 的商业和技术杂志 Evolution，网址为 http://evolution.skf.com。