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GM型离心式鼓风机组轴位移量增大原因分析与处理

张根珠/湖北黄石大冶有色金属有限责任公司冶炼厂    

摘要:针对GM型离心式鼓风机组在运行过程中,轴位移量随润滑油温度升高而急剧增大,并出现报警故障,采取一定的措施控制润滑油温度,从而减小轴位移量。重点对大齿轮、齿轮轴推力面磨损导致轴位移量增大的原因进行分析,提出了镶圆环热装修复推力面的方案,保证了机组的正常运行。
关键词:离心式鼓风机;推力面;磨损
中图分类号:TH442 文献标志码:B
Reason Analysis of Shaft Displacement Increased in GM Centrifugal Blower Unit and Treatment
Abstract: The shaft displacement will increase rapidly while the lubricating oil temperature rise and the failure will be alarmed in the operating process of GM centrigugal blower unit. Aiming at this situation, we can reduce the shaft replacement by controuing the lubricating oil temperature. The shaft displacement increased due to thrust surface wear of large gears and gear shaft is especially analyzed. The thrust surface can be repaired by inlaying hot ring to ensure the unit running normally.
Key words: centrigugal blower; thrust surfac; wear
0 引言
  大冶有色冶炼厂GM25H-11型离心式空气压缩机,主要为澳炉喷枪套筒提供用风。主要技术参数:流量为7 800Nm3/h,进气压力为0.098MPa(绝压),排气压力0.218MPa(绝压),低速轴转速2 980r/min,高速轴转速28 736r/min。配套10 000V高压电机,功率为400kW,型号YSK450-2。自2010年12月投产使用以来,机组运行较平稳,各项技术参数基本正常。2011年11月运行过程中,机组轴位移量持续增大,达到报警值(0.5mm),停机对增速机检查发现高速齿轮轴推力面磨损严重。
1 机组概况
1.1 机组结构简图(见图1)

  如图1,主电机通过一级增速机驱动风机叶轮高速旋转。本机组润滑系统的作用是提供润滑油,以保证机组的正常运行。当系统开机时,采用辅助油泵供油。机组正常工作时由主油泵供油,当油压低于0.07MPa时,经电控柜启动辅助油泵;在辅助油泵发生故障及交流电失电时,直流事故油泵自启动以确保轴承可靠润滑和充分冷却。辅助油泵、事故油泵出口、主油泵的进口均设有止回阀,以防止各泵单独运行时因润滑油回流至油箱而失压。
1.2 增速机各测点示意图(见图2)
  图2是风机增速机示意图,图上标有低速(大齿轮)轴和高速(小齿轮)轴各参数测点(油温正常工作范围为35~45℃,油压0.07~0.2MPa,轴位移报警值为0.5mm)。

2 存在的问题及原因分析
2.1 机组存在的问题

  2.1.1 机组运行故障参数
  2011年11月运行过程中(进口导叶开度约为52.7%、排气压力约为0.09MPa),机组轴位移量随油温升高而持续缓慢增加,当油温达到42.7℃时,轴位移量报警(0.5mm)。11月22日至28日主要运行参数见表1。

2.1.2 机组运行故障过程
  1) 11月23日,由于气温将下降5~10℃,对油冷却器的进水量进行了几次调整,润滑油温提高到40~42℃时,轴位移量增大较快(0.479 mm)。
  2) 11月24日, 由于轴位移量增大过快,对轴位移传感器、接线端子进行了检查、坚固,没有发现异常情况。但轴位移量达到0.481mm。
  3) 11月25日,在满足生产的前提下,将风机的进口导叶开度调小到34.5%,降低风机负荷,同时把油冷却器的冷却水量调大,以期降低油温,增大油的粘度,但进水阀门开到最大,油温无任何变化。后改用两台轴流风扇直接给油冷却器和增速机降温。当电机电流22.4A,油温40.4℃时,轴位移量、轴承192、193、194的温度均有不同程度的下降,轴位移量为0.485mm。
  4) 11月26日,分析当天的运行记录,润滑油温是影响轴位移量的关健因素,油温升高,风机轴位移上升,且油温难以受控。风机轴位移量仍在增大,已达到0.495mm。
  5) 11月27日, 风机轴位移量多次出现报警(0.50mm)。用冷却水直接向油冷却器表面喷水冷却,油温降到了41.6℃时,轴位移量为0.496mm。油温降到41.4℃之后又缓慢上升,经查系冷却水温上升的缘故。将降温风扇转速增加后,冷却水温、油温均随之下降,当油温为40.5℃时,轴位移量为0.493mm。
  6) 11月28日,对风机润滑油理化指标和铁谱分析。铁谱显示油液中含有大量金属颗粒。此时发现油箱油位在油标刻度中线以下,补油约100升至油标上限。油温有所下降,当油温39.5℃时,轴位移量下降至0.448mm。
2.1.3 增速机故障情况
  机组停车并对增速机开箱检查发现:小齿轮轴推力面磨损严重(约0.5mm),大齿轮轴接触面有多处轻微崩裂和磨损;轴承194、192无异常。
2.2 原因分析
  1) 大、小齿轮推力面设计或制造质量可能有缺陷导致异常磨损。
  2) 增速机内部喷油嘴可能存在喷油量不足,导致推力面润滑不良。
  3) 板式换热器水质不良导致进出口管部分堵塞,油冷却效果不好。
  4) 轴位移量对油温的敏感性太强(油温稍有上升,轴位移量急剧增大)。虽然工作油压、油温在规范标准内,但因小齿轮轴推力面存在磨损,推力面难以形成较完整的油膜或油膜刚度不足,一旦油温升高,油的粘度降低,油膜承载能力变差,致使轴位移量急剧增大。现场出现油温不易受控,可能与油箱油位处于低限有关。油量稍有不足,油冷却器降温效果差,油温不易降低。
3 处理方案及技术措施
  经解体检查发现,大、小齿轮轴推力面有严重磨损,大齿轮齿面有高点,总体处理方案如下:
  1) 将大齿轮联轴器拆下,转90°磨齿机磨去高点,去0.01mm左右,对大齿轮推力面研伤处车去,重新镶圆环热装。因圆环需要传递较大的轴向力及动载荷,选用过盈配合零部件的装配482(H7/U6),大齿轮外圆尺寸¢482(+0.49/+0.54。),圆环内孔尺寸482(0/+0.063)用温差法装配,加热温度计算为300℃。重新按小齿轮配推力面,整体氮化;
  2) 将小齿轮轴推力面研伤处磨掉,测出实际尺寸以备配大齿轮推力面,整体氮化。大齿轮装联轴器动平衡,高速转子动平衡;
  3) 清理齿轮箱及各部件,回装。
3.1 小齿轮轴(图号21275.251-2)加工工艺
  1) 拆出叶轮,沿推力面接触及测推进量,推力面按原轴向尺寸加大(磨削)0.80mm;
  2) 氮化处理:深度0.4~0.7mm,并去除氮化浮色;
  3) 轴齿轮动平衡,叶轮用工装轴动平衡;
  4) 装入叶轮,整体动平衡。
3.2 大齿轮(图号21275.252-1)加工工艺
  1) 吊出大齿轮,拆除联轴器;2) 损伤侧推力面车削见图3;3) 配钻12-M8孔,攻丝12-M8;4) 外圆磨配磨外圆,见图3;5) 温差法热装,用螺钉均匀把紧;6) 车外圆,端面,按轴齿轮实测尺寸配推力面,确保推力间隙0.1~0.18mm;7) 氮化处理,氮化深度0.4~0.7mm,并去除氮化浮色;8) 磨齿,单侧工作面去0.04~0.06(修形);9) 磨床,打表检查径向,端面;10) 回装联轴器;11) 整体动平衡。

3.3 圆环(35CrMoV调质)加工工艺(见图4)
  1) 车:按图样车圆环,磨余量,留装夹位;2) 车:按图样车圆环,基准面做标记;3) 划:12-M8;4) 钻:12-M8在非基准面钻出沉孔。

4 结论
  1) 经上述方案处理后,经72h运转,轴位移量为0.3㎜,其它运行参数均在规定的范围内,机组运行正常。
  2) 机组运行中轴位移量增大有多种原因,本案例为小轴齿轮推力面磨损,且对其修复、改造方案,既省时,又节省加工成本。

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  评论人:Biore   打分:0 分  发表时间:2015-2-21 11:01:45
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