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筒型球磨機軸瓦燒損原因及改進
2013-10-24
胡尚誠
（河門口發(fā)電廠，617065）
（河門口發(fā)電廠，617065）
摘 要：為了解決球磨機軸瓦燒損問題，河門口發(fā)電廠針對此問題，經(jīng)過幾年的研究及試驗，提出了改進軸瓦溫度測點位置，軸瓦澆鑄及刮瓦工藝、調(diào)整球磨機膨脹間隙、增加回油通流能力等綜合治理措施，達到了連續(xù)六年多無軸瓦燒損的良好效果。
關(guān)鍵詞：火電廠；滾筒球磨機；燒軸瓦
1 前言
磨煤機是電廠鍋爐的主要輔助設(shè)備之一，擔(dān)負著鍋爐燃煤的研磨任務(wù)，普遍存在軸瓦燒損、漏粉、漏油、磨損等問題。特別是采用靜壓注射潤滑軸瓦方式的筒型球磨機，其軸瓦燒損頻繁，一旦軸瓦燒損后，恢復(fù)性檢修的勞動強度大，費用高，工期長，嚴重威脅鍋爐的安全、經(jīng)濟運行，很多電廠為避免或減少軸瓦的燒損，對此進行了長期的探索，但效果甚微。河門口發(fā)電廠針對該廠十二臺球磨機存在的共性問題，從1989年起開展了技術(shù)攻關(guān)研究，達到了連續(xù)六年多無軸瓦燒損的良好效果。
2 設(shè)備概況
河門口發(fā)電廠共裝有六臺中、高壓鍋爐， 每臺爐配置兩臺由沈陽重型機械廠生產(chǎn)的筒型球磨機，型號為DTM250/360和DTM287/410。球磨機的潤滑油系統(tǒng)屬于低位油箱集中供油，高位油箱靜壓注射軸瓦及減速器齒輪供油方式。
低位油箱：低于零米地面2.5m，容積2.5m3。
高位油箱：標高12m，容積0.8m3。
油泵：CBZ-50A，出力28kg/min，工作壓力1.3MPa，出口壓力0.30-0.35MPa。
球磨機軸瓦鎢金材料：Chpbsh16-16-8。
3 球磨機軸瓦燒損原因
1985-1989年期間，河門口電廠共發(fā)生球磨機軸瓦燒損六臺次，Z嚴重的一次軸瓦燒損產(chǎn)生了“抱軸”現(xiàn)象，致使修復(fù)時間長達一個月，經(jīng)濟損失達數(shù)萬元之多。根據(jù)多次燒瓦事故，經(jīng)過認真分析后，發(fā)現(xiàn)軸瓦燒損不外乎如下幾個方面的原因。
1）球磨機軸瓦溫度測點位置不合理，不能真實反應(yīng)軸瓦溫度。運行規(guī)程按制造廠設(shè)計要求規(guī)定軸瓦報警溫度為50℃，回油溫度不超過48℃，而當(dāng)軸瓦溫度報警時，已發(fā)生了軸瓦燒損，說明規(guī)定控制溫度遠高于保護軸瓦的溫度，因為軸瓦鎢金的軟化溫度為110℃。
2）潤滑油回油系統(tǒng)回油能力不足。為了防止軸瓦端泄回油槽不漏油，一般關(guān)小軸瓦進油門運行，當(dāng)油中機械雜質(zhì)過多時，堵塞進油管上的節(jié)流孔或軸瓦上蓋的注油孔，引起軸瓦斷油燒損。另外，進油門處于半開狀態(tài)，受振動的影響引起油門自動關(guān)閉也易造成斷油燒軸瓦。
3）球磨機罐體安裝時，預(yù)留膨脹間隙不足，造成承力軸承軸瓦與軸頸油檔磨損發(fā)熱引起燒瓦。
4）球磨機軸瓦鎢金的澆鑄工藝不當(dāng)及大修中刮瓦質(zhì)量欠佳，一方面引起鎢金龜裂、脫胎，另一方面造成軸瓦油膜破壞，以及軸瓦同心度過差造成軸瓦承載能力降低，三個方面均會引起軸瓦燒損。
5）運行人員監(jiān)控、操作不當(dāng)，球磨機進出口熱風(fēng)溫度過高等，也是燒損軸瓦的一個重要因素。
4 防止軸瓦燒損的改進措施
4.1 軸瓦溫度測點的位置改進
改前軸瓦溫度測點安裝在軸瓦鎢金層下方的鑄鐵件內(nèi)，如圖所示，測點距鎢金底層50mm，設(shè)計報警溫度50℃。
改進溫度測點，直接將測溫元件安裝在軸瓦承載區(qū)的鎢金層內(nèi)，如圖。
關(guān)鍵詞：火電廠；滾筒球磨機；燒軸瓦
1 前言
磨煤機是電廠鍋爐的主要輔助設(shè)備之一，擔(dān)負著鍋爐燃煤的研磨任務(wù)，普遍存在軸瓦燒損、漏粉、漏油、磨損等問題。特別是采用靜壓注射潤滑軸瓦方式的筒型球磨機，其軸瓦燒損頻繁，一旦軸瓦燒損后，恢復(fù)性檢修的勞動強度大，費用高，工期長，嚴重威脅鍋爐的安全、經(jīng)濟運行，很多電廠為避免或減少軸瓦的燒損，對此進行了長期的探索，但效果甚微。河門口發(fā)電廠針對該廠十二臺球磨機存在的共性問題，從1989年起開展了技術(shù)攻關(guān)研究，達到了連續(xù)六年多無軸瓦燒損的良好效果。
2 設(shè)備概況
河門口發(fā)電廠共裝有六臺中、高壓鍋爐， 每臺爐配置兩臺由沈陽重型機械廠生產(chǎn)的筒型球磨機，型號為DTM250/360和DTM287/410。球磨機的潤滑油系統(tǒng)屬于低位油箱集中供油，高位油箱靜壓注射軸瓦及減速器齒輪供油方式。
低位油箱：低于零米地面2.5m，容積2.5m3。
高位油箱：標高12m，容積0.8m3。
油泵：CBZ-50A，出力28kg/min，工作壓力1.3MPa，出口壓力0.30-0.35MPa。
球磨機軸瓦鎢金材料：Chpbsh16-16-8。
3 球磨機軸瓦燒損原因
1985-1989年期間，河門口電廠共發(fā)生球磨機軸瓦燒損六臺次，Z嚴重的一次軸瓦燒損產(chǎn)生了“抱軸”現(xiàn)象，致使修復(fù)時間長達一個月，經(jīng)濟損失達數(shù)萬元之多。根據(jù)多次燒瓦事故，經(jīng)過認真分析后，發(fā)現(xiàn)軸瓦燒損不外乎如下幾個方面的原因。
1）球磨機軸瓦溫度測點位置不合理，不能真實反應(yīng)軸瓦溫度。運行規(guī)程按制造廠設(shè)計要求規(guī)定軸瓦報警溫度為50℃，回油溫度不超過48℃，而當(dāng)軸瓦溫度報警時，已發(fā)生了軸瓦燒損，說明規(guī)定控制溫度遠高于保護軸瓦的溫度，因為軸瓦鎢金的軟化溫度為110℃。
2）潤滑油回油系統(tǒng)回油能力不足。為了防止軸瓦端泄回油槽不漏油，一般關(guān)小軸瓦進油門運行，當(dāng)油中機械雜質(zhì)過多時，堵塞進油管上的節(jié)流孔或軸瓦上蓋的注油孔，引起軸瓦斷油燒損。另外，進油門處于半開狀態(tài)，受振動的影響引起油門自動關(guān)閉也易造成斷油燒軸瓦。
3）球磨機罐體安裝時，預(yù)留膨脹間隙不足，造成承力軸承軸瓦與軸頸油檔磨損發(fā)熱引起燒瓦。
4）球磨機軸瓦鎢金的澆鑄工藝不當(dāng)及大修中刮瓦質(zhì)量欠佳，一方面引起鎢金龜裂、脫胎，另一方面造成軸瓦油膜破壞，以及軸瓦同心度過差造成軸瓦承載能力降低，三個方面均會引起軸瓦燒損。
5）運行人員監(jiān)控、操作不當(dāng)，球磨機進出口熱風(fēng)溫度過高等，也是燒損軸瓦的一個重要因素。
4 防止軸瓦燒損的改進措施
4.1 軸瓦溫度測點的位置改進
改前軸瓦溫度測點安裝在軸瓦鎢金層下方的鑄鐵件內(nèi)，如圖所示，測點距鎢金底層50mm，設(shè)計報警溫度50℃。
改進溫度測點，直接將測溫元件安裝在軸瓦承載區(qū)的鎢金層內(nèi)，如圖。
軸瓦測溫點改進示意圖
溫度引線固定在軸瓦回油槽內(nèi)，從中分面鉆孔引出。鎢金及軸承座的導(dǎo)熱系數(shù)是常量，在同等運行工況下假定改前和改后軸頸對軸瓦的傳熱量保持不變，那么，測溫點的溫度梯度dt/dr=常量。由此式可知，測溫點離軸瓦鎢金層愈遠，即dr愈大，溫度差也越大，當(dāng)達到設(shè)計軸瓦報警溫度時，改前測點處的實際溫度大于改后測點處的溫度，由此可說明，改后測溫點顯然能降低溫度梯度，起到真實反映軸瓦溫度，保護軸瓦的作用。
改后溫度測點與改前測點進行對比試驗結(jié)果，改后測點反映的溫度比改前提高了10℃左右，即當(dāng)改后測點溫度達到50℃時，改 前僅40℃以下。因此，原測溫點報警時，軸瓦溫度已到了60℃以上，軸瓦勢必發(fā)生燒損。測點位置改進后，運行中多次發(fā)現(xiàn)軸瓦溫度到50℃報警，停磨檢查，未發(fā)現(xiàn)軸瓦燒損的痕跡，實踐證明改進測溫點能真實反映軸瓦溫度。為提高其可靠性，規(guī)程仍規(guī)定軸瓦的報警溫度不超過50℃，回油溫度不超過48℃。
4.2 移動球磨機軸承座臺板保證罐體膨脹間隙
DTM287/410球磨機有三臺存在膨脹間隙不足，安裝預(yù)留膨脹間隙僅4-6mm，造成軸頸油檔磨損發(fā)熱，曾經(jīng)以車削降低軸瓦鎢金寬度等方式來補償膨脹間隙，也只能達到6-8mm，而實際膨脹間隙需要8-12mm。 軸瓦鎢金寬度降低后，壓強升高，PV值增大，既易造成潤滑油被擠出，破壞滑膜，又造成軸瓦承載能力降低，引起軸瓦發(fā)熱燒損。
針對上述問題，采取了治本的辦法，將球磨機進出口承座臺板螺孔擴成槽形，移動臺板，將膨脹間隙調(diào)整到14-15mm，接近或達到設(shè)計要求。
4.3 改進軸瓦的補澆及刮瓦工藝
4.3.1 軸瓦補澆工藝
電廠補澆或全澆軸瓦鎢金，一般采用氧-乙炔火焰進行，澆瓦質(zhì)量的高低直接關(guān)系到鎢金是否裂紋、脫胎。一旦發(fā)生這種情況，就容易引起軸瓦燒損。為解決此問題，河門口發(fā)電廠曾多次試驗，要么火焊溫度掌握不好，造成鎢金硬度高而脆裂，要么掛錫不牢，引起鎢金脫胎，新工藝試驗如下。
1）軸瓦油污的清洗：軸瓦清洗度的高低決定了軸承座掛錫的牢固性，因此，改進清洗油污的方法至關(guān)重要。通過試驗，采用磷酸三鈉溶液浸泡，軸承座冷卻水室通蒸汽加熱恒溫，這種方式比原來的溫水浸泡方法更容易將油污清洗干凈。
2）鎢金的澆鑄或補焊工藝：首先利用低溫蒸汽預(yù)熱軸座，使溫度均勻，澆鑄鎢金時，從軸承座的燕尾槽開始，待其堆滿后，再采取分層堆焊，連續(xù)施焊工藝，邊堆焊邊檢查有無脫胎、裂紋、過熱現(xiàn)象。一般采用聽聲音法檢查脫胎，修刮方式檢查裂紋。過熱表現(xiàn)在硬度高，呈脆性，修刮時鎢金呈粉狀，以此來調(diào)節(jié)火焊溫度及速度。值得注意的是熔合鎢金的速度要快，以保證其塑性，否則會產(chǎn)生過熱。
4.3.2 鎢金修刮工藝
軸瓦處于液體潤滑狀態(tài)，因此，軸瓦鎢金層與軸頸之間必有一層油膜承載，其油膜的承載能力取決于油膜的厚度及穩(wěn)定性，這就要求修刮軸瓦工藝及質(zhì)量要高，電廠一般采用刮點與磨合方式，保證軸瓦與軸頸的接觸點每25×25mm面積有3點以上，接觸點受球磨機起動初期磨合的影響，部分接觸點要被研磨掉，因此，采取軸瓦刮點與拉交叉鈄線槽的方式相結(jié)合，更有利于軸瓦油膜的穩(wěn)定形成，鈄線槽控制在承載區(qū)60度范圍內(nèi)，深度不大于0.05～0.10mm，起始點與軸端泄面保持在50mm以上，避免油從鈄線槽直接溢出。
4.4 增加回油通流能力的改進
球磨機進出口軸瓦回油管，廠家采用單邊回油，通流能力低，單邊回油管極易堵塞，因此，從軸瓦座回油槽底部兩側(cè)各引一路回油管，既滿足了回油通流能力，又增加了軸承的散熱效果，因為球磨機循環(huán)供油系統(tǒng)，軸承本身的散熱很小，絕大部分熱量是通過回油帶走。另外，雙回油管路又改善了油中煤粉、機械雜質(zhì)容易引起堵塞的不利因素，同時避免了軸承漏油。
4.5 防止煤粉進入潤滑油系統(tǒng)污染油質(zhì)的措施
球磨機進出口跑粉勢必造成煤粉從軸瓦動、靜結(jié)合面進入油中，污染油質(zhì)，磨損軸瓦，堵塞油管，為此采取了以下防范措施。
1）進出口軸瓦上蓋加裝擋粉罩殼，因為上蓋頂部與軸頸之間的間隙大于其它部位，跑粉時，煤粉很容易從此處進入軸瓦間。
2）低位油箱原來兩側(cè)球磨機公用改成各自獨立的油箱，用連通門調(diào)節(jié)事故油位，避免兩側(cè)油系統(tǒng)交叉污染。
3）高位油箱加裝沉積煤粉及機械雜質(zhì)的裝置，防止?jié)櫥投挝廴尽?
4）加強運行管理，提高值班質(zhì)量，防止球磨機跑粉。
5 效果評價
河門口發(fā)電廠從1989年2月開始，逐步對球磨機實施改進，取得了顯著的效果。
5.1 防止了軸瓦燒損事故發(fā)生
六年多時間內(nèi)未發(fā)生一次軸瓦燒損事故，運行中多次發(fā)現(xiàn)軸瓦溫度到48℃-50℃報警，停運球磨機檢查，均未發(fā)生軸瓦燒損痕跡，經(jīng)分析一般是螺旋導(dǎo)管與料斗磨擦發(fā)熱，進口風(fēng)溫過高，回油系統(tǒng)冷卻水量小等引起軸瓦溫度上升。
5.2 節(jié)約材料
1985年～1989年與1989年～1995年相比較，由于無軸瓦燒損修補及澆鑄直接節(jié)約修復(fù)費用達10萬元以上，潤滑油污染減緩后，年節(jié)約機油8-10t，價值5-7萬元。
5.3 檢修勞動強度降低
近幾年大修中，檢查軸瓦無脫胎、裂紋現(xiàn)象，加上無燒軸瓦事故發(fā)生，降低了檢修人員的勞動強度。
改后溫度測點與改前測點進行對比試驗結(jié)果，改后測點反映的溫度比改前提高了10℃左右，即當(dāng)改后測點溫度達到50℃時，改 前僅40℃以下。因此，原測溫點報警時，軸瓦溫度已到了60℃以上，軸瓦勢必發(fā)生燒損。測點位置改進后，運行中多次發(fā)現(xiàn)軸瓦溫度到50℃報警，停磨檢查，未發(fā)現(xiàn)軸瓦燒損的痕跡，實踐證明改進測溫點能真實反映軸瓦溫度。為提高其可靠性，規(guī)程仍規(guī)定軸瓦的報警溫度不超過50℃，回油溫度不超過48℃。
4.2 移動球磨機軸承座臺板保證罐體膨脹間隙
DTM287/410球磨機有三臺存在膨脹間隙不足，安裝預(yù)留膨脹間隙僅4-6mm，造成軸頸油檔磨損發(fā)熱，曾經(jīng)以車削降低軸瓦鎢金寬度等方式來補償膨脹間隙，也只能達到6-8mm，而實際膨脹間隙需要8-12mm。 軸瓦鎢金寬度降低后，壓強升高，PV值增大，既易造成潤滑油被擠出，破壞滑膜，又造成軸瓦承載能力降低，引起軸瓦發(fā)熱燒損。
針對上述問題，采取了治本的辦法，將球磨機進出口承座臺板螺孔擴成槽形，移動臺板，將膨脹間隙調(diào)整到14-15mm，接近或達到設(shè)計要求。
4.3 改進軸瓦的補澆及刮瓦工藝
4.3.1 軸瓦補澆工藝
電廠補澆或全澆軸瓦鎢金，一般采用氧-乙炔火焰進行，澆瓦質(zhì)量的高低直接關(guān)系到鎢金是否裂紋、脫胎。一旦發(fā)生這種情況，就容易引起軸瓦燒損。為解決此問題，河門口發(fā)電廠曾多次試驗，要么火焊溫度掌握不好，造成鎢金硬度高而脆裂，要么掛錫不牢，引起鎢金脫胎，新工藝試驗如下。
1）軸瓦油污的清洗：軸瓦清洗度的高低決定了軸承座掛錫的牢固性，因此，改進清洗油污的方法至關(guān)重要。通過試驗，采用磷酸三鈉溶液浸泡，軸承座冷卻水室通蒸汽加熱恒溫，這種方式比原來的溫水浸泡方法更容易將油污清洗干凈。
2）鎢金的澆鑄或補焊工藝：首先利用低溫蒸汽預(yù)熱軸座，使溫度均勻，澆鑄鎢金時，從軸承座的燕尾槽開始，待其堆滿后，再采取分層堆焊，連續(xù)施焊工藝，邊堆焊邊檢查有無脫胎、裂紋、過熱現(xiàn)象。一般采用聽聲音法檢查脫胎，修刮方式檢查裂紋。過熱表現(xiàn)在硬度高，呈脆性，修刮時鎢金呈粉狀，以此來調(diào)節(jié)火焊溫度及速度。值得注意的是熔合鎢金的速度要快，以保證其塑性，否則會產(chǎn)生過熱。
4.3.2 鎢金修刮工藝
軸瓦處于液體潤滑狀態(tài)，因此，軸瓦鎢金層與軸頸之間必有一層油膜承載，其油膜的承載能力取決于油膜的厚度及穩(wěn)定性，這就要求修刮軸瓦工藝及質(zhì)量要高，電廠一般采用刮點與磨合方式，保證軸瓦與軸頸的接觸點每25×25mm面積有3點以上，接觸點受球磨機起動初期磨合的影響，部分接觸點要被研磨掉，因此，采取軸瓦刮點與拉交叉鈄線槽的方式相結(jié)合，更有利于軸瓦油膜的穩(wěn)定形成，鈄線槽控制在承載區(qū)60度范圍內(nèi)，深度不大于0.05～0.10mm，起始點與軸端泄面保持在50mm以上，避免油從鈄線槽直接溢出。
4.4 增加回油通流能力的改進
球磨機進出口軸瓦回油管，廠家采用單邊回油，通流能力低，單邊回油管極易堵塞，因此，從軸瓦座回油槽底部兩側(cè)各引一路回油管，既滿足了回油通流能力，又增加了軸承的散熱效果，因為球磨機循環(huán)供油系統(tǒng)，軸承本身的散熱很小，絕大部分熱量是通過回油帶走。另外，雙回油管路又改善了油中煤粉、機械雜質(zhì)容易引起堵塞的不利因素，同時避免了軸承漏油。
4.5 防止煤粉進入潤滑油系統(tǒng)污染油質(zhì)的措施
球磨機進出口跑粉勢必造成煤粉從軸瓦動、靜結(jié)合面進入油中，污染油質(zhì)，磨損軸瓦，堵塞油管，為此采取了以下防范措施。
1）進出口軸瓦上蓋加裝擋粉罩殼，因為上蓋頂部與軸頸之間的間隙大于其它部位，跑粉時，煤粉很容易從此處進入軸瓦間。
2）低位油箱原來兩側(cè)球磨機公用改成各自獨立的油箱，用連通門調(diào)節(jié)事故油位，避免兩側(cè)油系統(tǒng)交叉污染。
3）高位油箱加裝沉積煤粉及機械雜質(zhì)的裝置，防止?jié)櫥投挝廴尽?
4）加強運行管理，提高值班質(zhì)量，防止球磨機跑粉。
5 效果評價
河門口發(fā)電廠從1989年2月開始，逐步對球磨機實施改進，取得了顯著的效果。
5.1 防止了軸瓦燒損事故發(fā)生
六年多時間內(nèi)未發(fā)生一次軸瓦燒損事故，運行中多次發(fā)現(xiàn)軸瓦溫度到48℃-50℃報警，停運球磨機檢查，均未發(fā)生軸瓦燒損痕跡，經(jīng)分析一般是螺旋導(dǎo)管與料斗磨擦發(fā)熱，進口風(fēng)溫過高，回油系統(tǒng)冷卻水量小等引起軸瓦溫度上升。
5.2 節(jié)約材料
1985年～1989年與1989年～1995年相比較，由于無軸瓦燒損修補及澆鑄直接節(jié)約修復(fù)費用達10萬元以上，潤滑油污染減緩后，年節(jié)約機油8-10t，價值5-7萬元。
5.3 檢修勞動強度降低
近幾年大修中，檢查軸瓦無脫胎、裂紋現(xiàn)象，加上無燒軸瓦事故發(fā)生，降低了檢修人員的勞動強度。
來源：《四川電力技術(shù)》1997年增刊1
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