Стандартное решение для модернизации промышленных вентиляторов

Промышленные вентиляторы и воздуходувки являются важной частью многих промышленных процессов. Таким образом, важно, чтобы они отвечали требованиям более высокой производительности и более низкой общей стоимости эксплуатации. Подшипники и связанные с ними компоненты являются важными факторами повышения производительности вентилятора. Объединив знания в ключевых областях - подшипники и корпуса, смазка, уплотнения и обслуживание - SKF теперь предоставляет стандартизированное решение для модернизации вентиляторов.

Неисправности подшипников в промышленных вентиляторах обходятся дорого, поскольку это оборудование часто имеет решающее значение для производственного процесса. Поломка может вызвать полную остановку производства, что может привести к потерям в тысячи долларов. Поэтому продление срока службы подшипников промышленных вентиляторов и нагнетателей является приоритетной задачей.

Раньше каждое обновление вентилятора настраивалось для каждого отдельного приложения. Однако теперь инженеры SKF разработали комплексное решение для модернизации промышленных вентиляторов, позволяющее стандартизировать процедуру. Обновление специально разработано для снижения рабочих температур и включает в себя оптимизированные подшипники и корпуса, а также новую систему смазки циркулирующим маслом. В результате более низких рабочих температур повышается надежность, снижаются затраты на техническое обслуживание и увеличивается срок службы.

Сложные условия
Требования производительности в промышленности часто требуют, чтобы вентиляторы и нагнетатели работали на пределе своих возможностей. Более высокие скорости вращения означают более высокие рабочие температуры. Кроме того, многие вентиляторы используются для отвода горячих газов с температурой от 100 до 600 градусов по Цельсию (от 212 до 1112 градусов по Фаренгейту). Часть этого тепла передается подшипникам за счет излучения и теплопроводности в валу вентилятора. Работа при высоких температурах может привести к выходу подшипников из строя, что, в свою очередь, приведет к незапланированным остановкам, ненужным простоям и производственным потерям.

Высокие рабочие температуры также отрицательно сказываются на смазке подшипников, так как сокращают срок службы базового масла. Ухудшение смазки означает повышенное трение в подшипниках, недостаточную смазку и возможный отказ подшипников, что приводит к повышенному риску незапланированных остановок. Более одной трети всех преждевременных отказов подшипников вызвано проблемами со смазкой.

Компоненты для снижения температуры
Комплексное решение для снижения температуры подшипников в промышленных вентиляторах было разработано благодаря совместным знаниям SKF в области подшипников и корпусов, смазки, уплотнений и обслуживания.

Обновление вентилятора начинается с оценки - функционального анализа оборудования, в котором оцениваются текущие проблемы, - и предлагает способы обновления. SKF может позаботиться обо всем процессе, от оценки до установки нового оборудования, взяв на себя полную ответственность за его функциональность, если этого потребует заказчик.

Модернизация вентилятора SKF состоит из ряда компонентов, каждый из которых вносит свой вклад в снижение рабочих температур подшипников. Новая система смазки с циркуляционным маслом снижает рабочие температуры и снижает потребность в техническом обслуживании, система самоустанавливающихся подшипников SKF снижает трение, а специально разработанные корпуса оптимизированы для использования со смазкой с циркуляцией масла. Система мониторинга состояния также является частью общего предложения, обеспечивая раннее предупреждение о потенциальном отказе подшипников. Полная ценность решения достигается после установки полного обновления вентилятора, включая все компоненты.

Автоматизированная система смазки
Смазка является важной частью профилактического обслуживания, и с ней можно обращаться по-разному в зависимости от области применения. Некоторые часто используемые методы - это ручная смазка консистентной смазкой, централизованная смазка консистентной смазкой, масляная ванна и смазка циркулирующим маслом. Высокие температуры подшипников, присутствующие в вентиляторах горячего газа, часто таковы, что требуется система циркуляционной масляной смазки, поскольку ни смазка консистентной смазкой, ни смазка масляной ванной в этих условиях недостаточно эффективны. В этом случае система смазки является важным средством отвода тепловой энергии. Многолетний опыт позволил разработать новое стандартное решение для агрегатов с циркуляцией масла для промышленных вентиляторов (рис. 1).

Рис. 1. Блок циркуляции масла

Блок циркуляционной смазки SKF подает холодное чистое масло к каждому подшипнику и является наиболее важным компонентом решения по снижению температуры. Системы циркуляционной смазки представляют собой сложное оборудование, и все компоненты (рис. 2) важны для обеспечения хорошего результата.

Рис. 2. Принцип работы агрегатов циркуляционного масла

В большом резервуаре достаточно времени, чтобы масло остыло и удалилось из воздуха. Во время работы он также имеет то преимущество, что позволяет маслу остыть перед его повторным использованием. В баке также есть нагреватель, который нагревает масло при запуске, чтобы постоянно поддерживать соответствующую вязкость. Картридж фильтра большой емкости удаляет из масла загрязняющие частицы. Блок масляной смазки также включает датчики давления, которые предупреждают о слишком высоком давлении и необходимости замены фильтров. Если давление превышает определенный уровень, автоматически открывается вариант байпаса. Ручной перепускной клапан позволяет заменять фильтры во время работы.

Распространенной проблемой в установках масляной смазки является чрезмерная циркуляция масла обратно в резервуар. Обычно для решения этой проблемы в системах используется перепускной клапан, но это приводит к потерям энергии, повышению температуры масла, износу компонентов и ухудшению качества масла. В системе SKF решение состоит в том, чтобы свести к минимуму количество избыточного масла, циркулирующего обратно в резервуар, за счет оптимизации количества масла в системе. Таким образом экономятся энергия и нефть, что снижает воздействие на окружающую среду. Некоторые варианты доступны для каждого унифицированного узла смазки маслом. Например, охладитель и блок управления для функций сигнализации и мониторинга являются дополнительными, а резервный насос может использоваться в критических приложениях. Поскольку масло обрабатывается в хорошо контролируемой замкнутой системе, утечка смазки сводится к минимуму, а воздействие на окружающую среду снижается. Для вентиляторов еще большего размера SKF предлагает решение Flowline - полное семейство систем циркуляции масла, разработанное для удовлетворения различных требований.

Вязкость масла
Основная функция смазки - создать очень тонкую, но адекватную масляную пленку между телами качения, дорожками качения и сепаратором (ями), чтобы всегда предотвращать контакт металла с металлом. Важно, чтобы эта масляная пленка имела нужную толщину. Толщина определяется рабочей температурой подшипника и вязкостью выбранного масла. Вязкость масла зависит от температуры; более высокая температура означает более низкую рабочую вязкость. Поэтому наиболее важным параметром при выборе смазочного материала является его вязкость при рабочей температуре подшипника.

Эффективность смазки в первую очередь определяется степенью разделения поверхностей между контактными поверхностями качения. Если необходимо сформировать адекватную смазочную пленку, смазочный материал должен иметь заданную минимальную вязкость, когда область применения достигает своей нормальной рабочей температуры. Состояние масляной пленки описывается коэффициентом вязкости k.

k =v / v ₁

где k =коэффициент вязкости

v =вязкость смазочного материала при рабочей температуре [мм ² / с]

v1 =номинальная вязкость при рабочей температуре в зависимости от среднего диаметра подшипника и скорости вращения [мм2 / с].

(Рекомендации по расчету см. В общем каталоге SKF.)

Рекомендуется, чтобы тип и вязкость масла имели значение k от 1 до 4 при рабочей температуре подшипника. Обычно это приводит к вязкости масла от 68 до 220 мм ² / с (ISO VG от 68 до 220) при стандартной температуре 40 C (104 F). Если значение k меньше 1, поверхности разделены не полностью и существует риск контакта металла с металлом. Значение k более 5 увеличивает трение в подшипнике и, как следствие, рабочую температуру.

Самоустанавливающиеся подшипниковые системы
Система подшипников в промышленных вентиляторах должна учитывать перекосы, отклонения вала и тепловое расширение вала. В обычных приложениях используется система самоустанавливающихся подшипников (рис. 3), состоящая из двух самоустанавливающихся шарикоподшипников или двух сферических роликоподшипников. Эта система должна быть специально разработана с учетом теплового расширения вала. Один из подшипников фиксирующий, а другой - фиксирующий. Фиксирующий подшипник перемещается в осевом направлении на своем гнезде в корпусе. Когда он движется, он создает значительное трение, которое, в свою очередь, вызывает вибрацию, осевые силы в системе подшипников и нагрев - все это может значительно сократить срок службы подшипников.

Рис. 3. Это обычная система самоустанавливающихся подшипников, состоящая из двух сферических роликовых подшипников. Подшипник справа «свободен в осевом направлении» в корпусе.

Система самоустанавливающихся подшипников SKF (рис. 4) решает эту проблему. Он включает в себя самоустанавливающийся подшипник в фиксирующем положении и тороидальный роликовый подшипник CARB в фиксирующем положении. Подшипник CARB представляет собой самоустанавливающийся радиальный подшипник с внутренним кольцом, которое перемещается независимо от внешнего кольца - аналогично цилиндрическим роликоподшипникам. Вся система подшипников компенсирует перекосы и прогиб вала, в то время как подшипник CARB компенсирует удлинение вала внутри подшипника, практически без трения и без создания внутренних осевых нагрузок.

Рис. 4. Это система самоустанавливающихся подшипников SKF, состоящая из сферического роликоподшипника и тороидального роликоподшипника CARB. Подшипник CARB компенсирует удлинение вала внутри подшипника практически без трения.

Поскольку отсутствуют наведенные внутренние осевые нагрузки, решение работает с меньшим трением, поддерживая низкие рабочие температуры. Система самоустанавливающихся подшипников SKF также работает с пониженным уровнем вибрации и шума и обеспечивает более безопасные и оптимизированные конструкции. Это, в свою очередь, приводит к увеличению интервалов замены смазки и увеличению срока службы подшипников.

В системе самоустанавливающихся подшипников SKF, состоящей из сферического роликоподшипника и подшипника CARB, оба подшипника относятся к классу производительности SKF Explorer. Подшипники SKF Explorer обеспечивают значительное улучшение основных рабочих параметров, что увеличивает срок их службы.

Рис. 5. Это сравнение самоустанавливающихся подшипниковых систем в большом промышленном вентиляторе. Слева:стандартная конструкция с двумя сферическими роликоподшипниками 22244 CC / C3W33. Обратите внимание на высокий уровень вибрации, прерывистые пики и повышение рабочей температуры. Справа:система самоустанавливающихся подшипников SKF, оснащенная подшипником C2244 / C3 CARB в плавающем положении. Обратите внимание на низкий уровень вибрации, отсутствие скачкообразных пиков и более низкую рабочую температуру

Корпус подшипника
Ассортимент стандартных корпусов SKF включает конструкции, специально предназначенные для решения температурных проблем. Наиболее подходящими для промышленных вентиляторов являются стандартные корпуса опорных блоков SKF SONL (рис. 6) и стандартные корпуса опорных блоков SKF SAF. Они подходят для высокоскоростных и высокотемпературных применений.

Рис. 6. Это принципиальный эскиз корпуса подшипника SONL, оборудованного для смазки циркуляционным маслом и содержащего подшипник CARB.

Корпус SONL имеет глубокий резервуар, в котором хранится большой объем масла, что обеспечивает эффективный способ отвода тепловой энергии. Корпус SONL подходит как для масляной ванны, так и для смазки циркулирующим маслом и имеет хорошо зарекомендовавшее себя, специально разработанное масляное уплотнение, предотвращающее утечку.

Опорные блоки SAF доступны в стандартных вариантах для циркуляционной масляной смазки. Они имеют большие дренажные отверстия для увеличения потока масла и оптимального охлаждающего эффекта. При использовании с системой масляной смазки опорные блоки SAF должны быть оснащены контактным масляным уплотнением LER, чтобы избежать утечки.

Другой хорошей альтернативой являются корпуса насосных агрегатов SNL, модифицированные для смазки маслом, с их высокоэффективными масляными уплотнениями и способностью к теплопередаче.
Использование одного из этих корпусов подшипников SKF с системой самоустанавливающихся подшипников SKF значительно снижает рабочие температуры подшипников.

Заключение
Подшипники в вентиляторах, находящихся в высокотемпературной среде, часто работают на пределе своих возможностей. Благодаря специальным знаниям в ряде ключевых областей SKF может предоставить комплексное решение для модернизации промышленных вентиляторов. Результаты - повышенная надежность, увеличенный срок службы подшипников, увеличенный срок службы смазочных материалов и сокращение объема технического обслуживания - несомненно, выгодны с точки зрения бизнеса, но они также важны для устойчивости.

Резюме
Вентиляторы являются важнейшими компонентами во многих системах и приложениях и часто являются рабочими лошадками во многих отраслях промышленности. По мере роста требований к производительности возрастающие требования предъявляются к их производительности и надежности. SKF, хорошо разбираясь в подшипниковых системах, разработала стандартное решение для модернизации вентиляторов. Это решение, в котором используется опыт Группы в области подшипников и корпусов, смазки, уплотнений и обслуживания, означает, что модернизация вентиляторов может улучшить работу, увеличить срок службы подшипников, увеличить срок службы смазки и снизить затраты на техническое обслуживание.

Об авторах:
Ханс Линд - руководитель промышленного подразделения промышленных вентиляторов SKF в Швеции, а Эмма де Лаваль - специалист по техническим коммуникациям в группе SKF в Швеции. Для получения дополнительной информации посетите www.skf.com. Также посетите Evolution, деловой и технологический журнал SKF по адресу http://evolution.skf.com.