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球磨机开式齿轮连续涂抹润滑系统改造应用

发表时间：2020/1/9 来源：《电力设备》2019年第19期作者：田宝梁

[导读] 摘要：球磨机小齿轮由主电机通过变速机构拖动，小齿轮与大齿轮啮合，并拖动大齿轮，实现筒体旋转。由于传动比大，小齿轮的润滑工作状况相对比较恶劣。

        (国家能源集团山东石横热电有限公司山东泰安 271621)
        摘要：球磨机小齿轮由主电机通过变速机构拖动，小齿轮与大齿轮啮合，并拖动大齿轮，实现筒体旋转。由于传动比大，小齿轮的润滑工作状况相对比较恶劣。增设从动润滑齿轮与小齿轮啮合，并被小齿轮带动旋转，润滑齿轮的表面安装有吸油性强的柔性材料，润滑油从润滑齿轮内部注入柔性材料中，通过啮合接触，将润滑油逐齿涂抹在小齿轮表面。
        关键词：开式齿轮油膜逐齿涂抹润滑啮合接触柔性材料
        一、引言
        球磨机开式齿轮是带动球磨机转动传动方式。开式齿轮传动的主要特征为：重载、低速、结构尺寸较大且齿面粗糙度较高，工作条件苛刻（如灰尘、高温、冲击载荷等），它可以传递很高的力和力矩，因而齿面承受极高的应力作用，而且开式齿轮在滚动摩擦时其啮合的过程中还存在大量的滑动摩擦，开式齿轮通常处于混合摩擦状态（启动、停机期间、剪切力过大、冲击载荷等），因此其润滑条件是非常苛刻的，要想得到理想的润滑保护，延长齿轮使用寿命，减少备件损耗、停机损失，提高设备的作业稳定性，需要采用合适的润滑剂，并要有合理的润滑方式和方法。
        本文以石横电厂三期脱硫湿磨机为实例，采用珠海市华远自动化科技有限公司球磨机开式齿轮连续涂抹润滑系统改造进行控制。该润滑装置包括与驱动小齿轮啮合的抹油齿轮，以及配套的润滑泵站、润滑管路、啮合温度在线测量及润滑智能控制系统组成。润滑油从内部注入到抹油轮表面，抹油轮被小齿轮啮合拖动，抹油轮表面渗出的润滑油逐齿涂抹到小齿轮啮合面。无线测温装置对大小齿啮合点进行连续测温，智能控制系统根据啮合温度智能调整润滑油量，确保驱动小齿轮表面布满润滑油，抹油轮表面特殊柔性吸油材料能确保油膜均匀布满齿轮表面。
        二、开式齿轮润滑现状分析
        球磨机筒体外圆固定有大齿轮，小齿轮由主电机通过变速机构拖动，小齿轮与大齿轮啮合，并拖动大齿轮，实现筒体旋转。由于传动比大，小齿轮的润滑工作状况相对比较恶劣。现有的润滑方式，断续将润滑油脂喷到大齿轮表面，当旋转到啮合点时与小齿轮啮合润滑小齿轮。这种方式不能保证每个小齿轮的轮齿在每次润滑中得到充分润滑，对小齿轮伤害较大。由于润滑要求高，国内的润滑油脂无法满足要求，必须采用进口指定品牌的润滑脂，价格昂贵，润滑费用高。
        通常主张喷洒大齿的观点认为喷洒大齿可以“让大齿带有更多的油膜”，那么这样大齿磨损的几率就小，就不容易出问题；但是我们要看到，齿轮之间的磨损是相互的，即使小齿轮的齿面硬度高于大齿，小齿的磨损还是多于大齿，而往往齿面出现问题都是从小齿轮开始，然后才影响到大齿，这是因为问题的关键在于小齿的速度比大齿快将近10倍！工作的频次也要比大齿高出10！所以要想给予大齿更多的保护就要从小齿入手，喷洒小齿才是最佳的选择，目前欧洲很多开式齿轮的润滑设计往往也都采用了喷洒小齿的方式。
        因此，急需寻找一种润滑方法，能够替代进口油脂降，低成本法，同时解决间歇润滑效果不理想的问题。
        三、调查研究分析：
        a、初始阶段――涂底润滑：防止齿轮在安装调阶段运转时齿面的损伤；在正式投入运转前防止齿轮的锈蚀；填平齿面的不平（高点和凹部），从而达到安全初始润滑；通过辅助装置转动齿轮，使实际接触图案反映到工作齿面，易于齿轮找正。
        b、试运转阶段――磨合润滑：降低齿面粗糙度，改善齿面质量，增加啮合/接触面积，均匀齿面的载荷分布，提高承载能力；消除小的制造和安装误差；通过局部接触高点的反应校平作用，防止齿面的微振磨损；避免因载荷分布不均造成的点蚀。
        c、运行阶段――操作润滑：保证开齿传动装置在苛刻的工况下，低磨损，无损伤，长寿命地安全运行。
        d、损伤较重的齿面――特种修复剂的润滑体系产品：消除齿面较大的擦伤、刮伤和由于较大损伤造成的接触面积的损失。

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        四、开式齿轮优化改造内容
        开式齿轮智能连续润系统的技术方案，在大齿轮罩上开口加装齿轮连续润滑系统。增设从动润滑齿轮与小齿轮啮合，并被小齿轮带动旋转，润滑齿轮的表面安装有吸油性强的柔性材料，润滑油从润滑齿轮内部注入柔性材料中，通过啮合接触，将润滑油逐齿涂抹在齿轮表面。在啮合部位安装红外测温元件，实时对大小齿轮的啮合点进行测温，当温度超出设定值时，控制器增加润滑供油量，从而增加齿轮表面的涂抹油量，降低啮合点的啮合温度。实现开式齿轮的连续智能润滑。
        五、节能分析评价
        5.1 项目经济性评价
        改造前齿轮由于润滑不良，导致大小齿轮故障率高，维护成本高等问题，系统改造后，润滑效果得到根本改善，齿面的油膜充分、均匀而连续，齿面温度降低，润滑充分，设备状态明显改善。
        系统投用前，原喷油润滑设备平均用油量为120公斤/月。改造后，在实现齿轮表面润滑不间断的基础上，用油量减少为17公斤/月，用油量下降80%以上。大幅度提高小齿轮寿命，提高大小齿轮的机械传动效率，降低球磨机运行电流。
        5.2 投资回报分析评价
        球磨机大小齿轮润滑系统改造工程静态总投资为39.6万元。该项目实施后，按改造后每月用油17公斤，每次开机节约燃油100公斤，一年可节油1200公斤，润滑油价格按照80元/公斤，一年可节约燃油费9.6万元。通过逐齿涂抹润滑，保证齿面有足够的油膜，实现不间断连续润滑。大、小齿轮润滑效果提升，延长齿轮寿命十年以上。提高润滑效果，可以提供大小齿轮的传动效率，从而相应降低球磨机电流。综合评估，不到2年可收回成本。
        5.3 安全性评价
        石横公司三期球磨机大小齿轮润滑系统改造施工后，通过逐齿涂抹润滑，保证齿面有足够的油膜，实现不间断连续润滑。提高润滑效果，降低大小齿轮的故障率，提高设备的安全性。
        新的润滑系统中的润滑抹油齿轮为新型高分子材料，其综合机械性能优于普通齿轮钢材，加之润滑齿轮不外来载荷，系统可靠性高。
        改造后的润滑系统采用全油脂润滑剂，没有石墨颗粒，根本上避免堵塞，同时，系统为非喷油方式，出油口大于1MM，油泵进油口加装高密度过滤网，不存在堵油风险。改造后，原喷油设备不拆除，可以作为备用系统。
        润滑油油膜为透明状，且含有荧光指示剂，在紫外线光的照射下课设备运行或停机时不需要清洗齿面即可很清晰的观察齿面状况，为设备巡检提供便利，能够及时发现齿面问题，及早处理。
        综合分析，改造后，润滑系统本身和球磨机机组的安全性大大提高。
        5.4环保影响评价
        通过改造，降低了机组润滑油使用量80%以上，降低的废油的排放量80%以上，环保效果显著。
        采用的开齿特种润滑剂具有较好的流动性，废油会沿齿轮罩内壁缓慢流下，避免废脂堆积，便于废油清理。
        五、总结
        项目改造后，不仅能大幅度提高润滑效果，提高齿轮的使用寿命，对通过使用该系统，可实现对齿轮表面连续不间断涂抹润滑，提高大型、重载开式齿轮副的寿命，减少停机时间及降低维修费用，提高齿轮副传动效率，降低运行电流，同时，在实现不间断润滑，改善润滑效果的基础上，减少润滑油用量60%~80%以上。系统具有良好的应用效应和广阔的市场前景。
        参考文献：
        [1]王东.球磨机开式齿轮润滑探讨[J].润滑与密封.2002
        [2]张永康.大型球磨机开式传动齿轮润滑系统改造[J].中国设备工程.2007
        [3]李新科.球磨机开式齿轮润滑探讨[J].山西焦煤科技.2005