Промышленные вентиляторы и дымососы – это критически важные механизмы многих производственных процессов. Поэтому к ним применимы требования, связанные с увеличением ресурса оборудования и снижением общей стоимости обслуживания.

Существенными факторами при увеличении ресурса вентилятора являются подшипники. SKF представляет стандартизированное решение по модернизации вентиляторов. Раньше любая модернизации вентиляторов производилась для определенных условий эксплуатации. Но теперь инженеры SKF представили комплексное решение, позволяющее стандартизировать этот процесс для любых условий эксплуатации.

Модернизация проводится с целью снижения рабочих температур и предусматривает использование оптимизированных подшипников и корпусов, а также новой системы циркуляции масла. Результатом снижения рабочих температур является повышение надежности, сокращение расходов на техобслуживание и увеличенный ресурс механизма.

 

Тяжелые условия эксплуатации

 

Зачастую требуется, чтобы вентиляторы и дымососы функционировали на пределе своих технических возможностей. Чем выше скорости вращения лопастей вентилятора, тем выше рабочие температуры.

Многие вентиляторы используются для откачивания горячих газов – при этом диапазон температур может составлять от 100 °C до 600 °C. Часть этого тепла передается на подшипники в результате теплопередачи излучением и теплопроводности вала вентилятора.

Работа на высоких температурах может привести к отказу подшипников, что в свою очередь вызывает внеплановые остановы, простои и производственные потери. Высокие рабочие температуры также оказывают негативное воздействие на смазку подшипника, поскольку они сокращают срок службы базового масла. Ухудшение смазочных характеристик масла означает увеличение трения в подшипниках, их недостаточное смазывание и возможный отказ подшипника, что приводит к возрастанию риска внепланового останова.

 

Компоненты для снижения температур

 

Модернизация вентилятора начинается с процедуры оценки – проводится функциональный анализ оборудования, оценка текущих неисправностей. В результате выдаются рекомендации о том, каким образом должна быть проведена модернизация.

SKF готова провести все необходимые процедуры по модернизации, от оценки до установки нового оборудования, а также нести ответственность за функциональность оборудования.

Модернизация вентиляторов включает ряд компонентов, каждый из которых оказывает воздействие на снижение рабочих температур подшипников. Новая система циркуляции масла также снижает рабочие температуры и увеличивает интервалы техобслуживания; система самоустанавливающихся подшипников SKF снижает трение, а специальные корпуса подшипников оптимизированы для применения в комплексе с системой циркуляции масла. В состав предлагаемого комплексного решения также входит система мониторинга состояния оборудования, предупреждающая операторов о возможных отказах подшипников.

 

Автоматическая система смазывания

 

Смазывание представляет собой неотъемлемую часть мер по увеличению срока службы оборудования и может осуществляться различными способами в зависимости от условий эксплуатации оборудования.

К некоторым общепринятым методикам относятся следующие: ручное смазывание пластичной смазкой, централизованное смазывание пластичной смазкой, масляные ванны и смазывание циркуляцией масла. Высокие температуры возникают в подшипнике при высоких оборотах, а также когда вентиляторы работают в горячей воде; в таком случае зачастую требуется циркуляция масла, поскольку ни смазывание пластичной смазкой, ни масляные ванны не обеспечивают поддержания необходимой температуры, и циркуляционная система смазывания становится основным средством отвода тепла от подшипников.

В результате многолетнего опыта работы было предложено новое стандартизированное решение для установок циркуляции масла в промышленных вентиляторах (рис.1).

Система SKF для циркуляции масла обеспечивает подачу в каждый подшипник охлажденного и чистого масла и является главной составляющей решения, нацеленного на снижение рабочих температур (рис. 2).

Резервуар системы устроен таким образом, что масло «успевает» отдохнуть и избавиться от воздуха. Еще одно преимущество системы состоит в том, что в процессе эксплуатации масло охлаждается до необходимой температуры. Резервуар также оснащен нагревателем, который используется при холодном пуске системы с целью поддержания необходимого уровня вязкости масла. Фильтрующий элемент, обладающий большой пропускной способностью, удаляет из масла загрязняющие частицы.

В состав установки также входят датчики давления и температуры, выдающие предупреждение при достижении заданных критических значений, а также датчик загрязненности фильтра. Если давление превышает определенный уровень, автоматически активируется опция «обхода». Клапан байпаса, управляемый вручную, позволяет осуществить замену фильтрующих элементов непосредственно в процессе эксплуатации.

Как правило, для регулирования давления в циркуляционных системах используются перепускные клапаны, но это приводит к энергетическим потерям, увеличению температуры масла, износу компонентов и ухудшению свойств масла. В системе SKF решение данной проблемы состоит в применении для привода насосов электродвигателей с регулируемой частотой вращения.

Таким образом, происходит экономия электроэнергиии увеличивается срок службы масла и компонентов системы, что в свою очередь приводит к снижению не гативного воздействия на окружающую среду. Для каждой стандартной установки циркуляции масла предусмотрены несколько вариантов комплектации в зависимости от требований клиента; например, теплообменник масло-воздух для охлаждения масла и блок управления для выполнения функций сигнализации и мониторинга являются опциональными, а в критических условиях эксплуатации может применяться резервный насос. Поскольку масло используется в хорошо управляемой закрытой системе, вероятность его бесконтрольной утечки крайне мала, а негативное воздействие на окружающую среду сведено к минимуму.

Для более крупногабаритных вентиляторов компания SKF предлагает решение Flowline (см. журнал Evolution №4 за 2007 г.), которое представляет собой комплексную систему циркуляции масла с увеличенными параметрами, предназначенную для работы в различных условиях эксплуатации.

 

Вязкость масла

Основная функция смазывания состоит в том, чтобы создать очень тонкую, но достаточную смазочную пленку между телами качения, дорожками качения и сепаратором(ами) с тем, чтобы предотвратить контакт между металлическими поверхностями. Важно, чтобы эта смазочная пленка имела требуемую толщину, которая определяется рабочей температурой подшипника и вязкостью выбранного масла.

Вязкость масла изменяется в зависимости от температуры: чем выше температура, тем ниже рабочая вязкость.

Состояние смазочной пленки описывается коэффициентом вязкости, κ,
κ = ν/ν1
где
κ – коэффициент вязкости
ν – вязкость смазочного материала при рабочей температуре, мм²/с
ν1 – расчетная вязкость при рабочей температуре в зависимости от среднего диаметра и частоты вращения подшипника, кв.мм²/с. (Расчеты приведены в Общем каталоге SKF.)

Выбор типа и вязкости масла производится тогда, когда значение κ оказывается в промежутке между 1 и 4 при рабочей температуре подшипника. Как правило, это означает, что вязкость масла находится в диапазоне от 68 до 220 кв.мм²/с (от 68 до 220 в соответствии с ISO VG) при исходной температуре 40 °C (100 °F). Если значение κ ниже 1, поверхности разделены не полностью и существует вероятность контакта металлических поверхностей.

Значение κ выше 5 повышает трение в подшипнике и, соответственно, рабочую температуру.

 

Системы самоустанавливающихся подшипников

 

Система подшипников в промышленных вентиляторах должна компенсировать несоосность, перекосы и осевые смещения. В обычных условиях эксплуатации используется система самоустанавливающихся подшипников (рис. 3), состоящая из двух самоустанавливающихся шарикоподшипников или двух сферических роликоподшипников.

Один из подшипников является «фиксирующим», а другой – «плавающим». Плавающий подшипник вращается по оси на своем посадочном месте в корпусе. При движении он порождает значительное трение, которое, в свою очередь, вызывает вибрации и осевые усилия в системе подшипников, а также выделяет тепло.

Система самоустанавливающихся подшипников SKF (рис. 4) позволяет устранить этот недостаток. Она предусматривает самоустанавливающийся подшипник в фиксирующей опоре и тороидальный роликоподшипник CARB – в плавающей опоре.

Подшипник CARB представляет собой самоустанавливающийся радиальный подшипник с внутренним кольцом, которое вращается независимо от наружного кольца, аналогично цилиндрическому роликоподшипнику.

Система подшипников в целом справляется с несоосностью и отклонениями валов, а подшипник CARB компенсирует удлинение вала в подшипнике, при этом практически не порождая трения и не вызывая внутренних осевых сил.

В системе самоустанавливающихся подшипников SKF, состоящей из сферического роликоподшипника и подшипника CARB, оба подшипника класса SKF Explorer. Подшипники SKF Explorer обеспечивают существенное улучшение эксплуатационных характеристик оборудования, что увеличивает ресурс подшипников.

 

Корпус подшипника

 

В номенклатуре стандартных корпусов SKF представлены конструкции, специально разработанные для дополнительного охлаждения подшипниковых узлов. Наиболее подходящими для промышленных вентиляторов являются стандартные стационарные корпуса SKF SONL (рис. 6), а также стандартные стационарные корпуса SKF SAF. Они подходят для высокоскоростных и высокотемпературных условий эксплуатации.

Корпус SONL оснащен глубоким масляным резервуаром, вмещающим большое количество масла и обеспечивающим эффективный отвод тепла. Корпус SONL пригоден для смазывания как масляной ванной, так и циркуляцией масла и оснащен специально разработанными и показавшими хорошие результаты масляными уплотнениями для предотвращения утечек масла.

Стационарные корпуса SAF представлены стандартными вариантами для смазывания циркуляцией масла. Они оснащены оснабольшими сливными отверстиями, обеспечивающие эффективное прохождение масла, а также оказывают охлаждающее действие. При использовании совместно с системой смазывания маслом стационарные корпуса SAF должны быть оснащены контактными масляными уплотнениями LER для предотвращения утечек масла Стационарные корпуса SNL, адаптированные для смазывания маслом, также подходят для таких условий эксплуатации; они оснащены высокопроизводительными масляными уплотнениями и хорошо отводят тепло.

 

Заключение