技術 | 大型水泥磨主減速機隱患的低成本排查處理
前言
某公司200萬t水泥生產線系統,由2套ф4.2m×13m磨機組成,配套的主減速機均為國內知名的某齒輪箱有限公司上世紀80年代所開發的JS150型產品,其主要技術參數:輸入功率3550kW;輸入轉速744r/min,速比47.2952:1,配套電機:型號YR900-8,額定功率:3550kW,額定電壓6000V,額定電流:412.9A。
該兩套磨機系統自2010年投入生產以來一直運行平穩,2015年9月20日,巡檢工在例行的設備巡查過程中,發現2號機的主減速機其運行響聲與1號機及以往比有稍稍增大的跡象。針對存在的問題,分廠隨即成立專業的技術小組,通過系列的排查處理,在較短的時間內安全、有效的將事故消除在萌芽狀態中。
1.1 初步判斷
首先通過停機揭蓋觀察各齒面接觸與磨損情況,各齒面接觸良好;詳細了解前期潤滑情況,其油泵油量、壓力、油質一切正常;查證中控儀表各振動、溫度、電流等顯示及曲線,均未見異常。
然后改換專業的VM22測振儀對其減速機上各軸承位進行檢測時,發現其靠聯軸器端高速軸承位加速度出現了異常,達50m/s2左右,判斷此減速機如繼續運行將存在較高的設備安全風險。
隱患發生當期為公司水泥生產的旺季,同時對此功率雙分流結構的大型減速機本公司無此設備維修經驗,而如果延期處理或帶隱患運行將極有可能釀成重大的設備事故。最后綜合各因素決定成立專門技術維修小組,自行組織本公司維修力量完成此項工作。
1.2 隱患主機結構分析
查證原始技術資料:此系列減速機采用中心傳動、功率雙分流、扭力軸均載,兩級減速對稱布置的結構形式。主齒面均經滲碳、淬硬后磨齒、齒形及齒向修整,齒輪精度達GB100095之6級以上,殼體結構為大型焊接結構鋼性箱體,其內部承載采用多自由度薄壁滑動軸承加高速齒軸的圓盤推力軸承,整個監控系統采用PTl00端面鉑熱電阻,通過多路溫度巡檢儀對所有軸承溫度進行顯示監控,并采用集中稀油潤滑系統,對各軸承、齒輪進行潤滑。
通過對主機性能、結構、原理的分析,要順利完成本次檢修任務,其一,嚴格按各項檢修標準實施所有工作;其二,找出隱患發生的根本性原因,并徹底處理好問題;其三,提前考慮拆扭力軸將可能碰到的一些難度;其四,所有的設備,特別是雙分流齒輪的位置均不能移位,因為,原各齒面配合、軸瓦在生產廠家已嚴格配對組裝;其五,強調整個檢修過程中的所有安全細則。
1.3 軸承配件的準備及零部件吊裝方案的確定
通過揭開高速軸聯軸器端軸承端蓋,可查實,該軸承為23248CAME 4SN軸承,由于本機已運行5年且高速軸承為里外兩軸承支撐,故進貨時必為2件,即無論好壞必成對更換,且必須為國際知名軸承品牌,同時采購回來后須對軸承的各項技術參數作全面的檢測。
由于此設備處于5m高處,采用了鋼梁頂棚結構,鋼梁型材采用薄型槽鋼,不能作吊梁用,而掀掉頂棚,拆除后再恢復,其完整性將遭破壞,耽誤時間及消耗成本,而減速機頂至雨棚又有一定吊裝高度。于是,項目組找來專業的吊車技工,就吊車位置的擺放、配重的大小、臂伸的長度、鋼繩的大小、被吊零件的重量等均經過精確查證與計算,提前制定方案:用公司一臺25t加2t鋼球配重及50t汽車聯合吊裝,可不用拆除頂棚即可解決所有被拆零件的吊裝,有效縮短了整個檢修至少1~2天。
2.1 施工人員及工器具準備
人員準備:施工員1人、安全員1人、鉗工4人、起重工3人、焊工1人。
工器具準備:25t,50t汽車吊各1,鋼繩數根、鉗工工具包括各種扳手、錘子、拋光機、葫蘆、油頂、吊耳、氧氣、乙炔等。
場地準備:停機前將主電機停電拉閘、并掛安全牌,布置并清掃待拆卸后各配件擺放處。
2.2 拆卸施工
首先解開減速機上殼體所有螺栓,前后端蓋螺栓拆除,25t及50t吊車擺好位置并聯合將上殼體吊出,再拆除各溫控、振動等連線,并加以保護以免損壞,然后拆除所有潤滑油管。再拆除扭力桿、輸入級大齒及高速軸組件,注意將高速齒及左右兩邊輸入級大齒相嚙合的位置,用油漆打好記號,利用工具將一邊扭力桿兩端固定銷子逐一拔出,并編號。待全部拆出后,拆除電機接線盒,以利于扭力桿一次性脫出,拆除扭力桿,再拆除一邊輸入級大齒輪軸瓦頂蓋,利用吊車拆除一邊的輸入級大齒輪,并在向上位置均用油漆打好記號,以利后續原位回裝。在一邊輸入級大齒拆除后,即可輕松將高速齒及軸承整體拔出,利用叉車倒轉入專業安裝工棚,卸下聯軸器及軸承。
在工棚將高速軸軸承解體后,發現無載端軸承只是游隙稍稍偏大,證明無載端軸承不是問題所在。而當拆除靠聯軸器有載端軸承時,發現此處軸承靠外軌道整圈磨損、點蝕比較嚴重,從而找到了引起檢測時加速度變化的根源。
2.3 高速軸組件的回裝及遇到的問題
在按工序將原所有軸承拆除、清洗后,接著進行新軸承的安裝。安裝后各新軸承在自由狀態下,最大游隙為0.30mm,手工盤動各軸承滾道回轉自如,各工序均符合檢修標準,但將高速軸承組件全部組裝完,并復位至減速機上,各外圈頂蓋復位緊固后,用人工盤動各滾珠保持架時發現靠聯軸器軌道滾珠較緊,其余三列均有松動。判斷應為軸承安裝后游隙發生了一定的變化,也就是4列滾道中只靠外一列軌道出現點蝕故障的原因。
形成上述故障的原因,其一,可能主要來自原設備孔加工刀具所產生的誤差;其二,可能是由于其構件應力變化的微量變形所致。如徹底處理,必須將整個減速機底座送專業機床上重新找正加工,難度大、費用高;如不處理,該列軸承點蝕的隱患或燒壞軸承故障將會繼續出現。最后,制訂了以機械維修中常見的軸承外圈鉛絲法方案,即在此軸承和軸承座結合面分別放置鉛絲,裝上軸承座上蓋均勻壓緊軸承座螺栓,緊固完畢后,松開全部螺栓,取出鉛絲,用千分尺分別測量其厚度,平均值代數差即為軸承座與軸承之間的間隙或過盈值。根據數值決定其是否為軸承座結合面加銅皮還是軸承外圈加銅皮,即可初步消除由于軸承滾珠偏緊而引發的點蝕、磨損等現象的發生。此次處理中,經計算為軸承座兩邊均加0.30mm薄銅皮,試機及后續幾個月的負荷生產跟蹤表明,先期隱患處軸承溫度、振幅均保持良好,從而確定此簡單方案的正確性。
2.4 零部件回裝注意事項
首先在安裝前,應將下箱體所有零部件徹底清理干凈,用壓縮空氣吹干表面,確保安裝的清潔度,特別是軸承絕對不能掉入鐵屑、灰砂及其它異物。同時應仔細檢查對軸承和齒輪組件端面的同組標記和方位標志,確認無誤后方可安裝,以免造成返工及零件損壞。
其次對于輸入軸組件,應先將半聯軸器裝入輸入軸上,注意安裝前應將O型橡膠密封圈和軸承擋圈套在輸入軸上。將已清洗干凈的輸入軸組件水平吊起,緩慢地將兩端軸承放在軸承座孔內(滾動軸承內注入少量潤滑脂),將齒輪端面左右印記套上,將扭力桿、各上蓋回裝均勻緊固。整個減速機基本安裝到位后,再重新利用激光對中儀或千分表精確找正電機與減速機聯軸器的徑向與軸向的偏擺量不得大于0.1mm,建議最好控制在0.05mm以內。
另外,對于電機與減速機采用的是彈性柱銷式聯軸器,必須密切注意膠圈的加工誤差。此次檢修時對前期運行老化的膠圈進行了全部更換,而找正、螺栓緊固后,試機時電機軸瓦溫度突然出現高報跳機現象,最后經過排查:其主要原因是由于膠圈加工誤差,即新膠圈比原膠圈長度增加了2mm,故緊固時將主電機軸強行牽引,造成整個電機軸向移位,形成軸徑對軸瓦的摩擦、發熱。
本次設備隱患的突發性、檢修的經驗值、設備的空間受限給搶修帶來的一定的難度,然而經過我們低成本、安全、細致、扎實的開展工作后,整個搶修工作只用了短短4天。搶修后跟蹤觀察,截止2016年10月,其連續穩定的運行,足以證明是一次非常成功的低成本、安全搶修實例。
作為水泥生產企業,設備的長效、連續、穩定運行是我們不斷追求的目標,然而,善于發現生產過程中的隱患,并通過自身的努力及時安全有效的處理隱患,是我們現代新型干法設備管理工作中所應具備的能力。
作者:張松平
來源:《湖南韶峰南方水泥有限公司》
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