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大型球磨机振动故障诊断

发表时间：2020/8/12 来源：《基层建设》2020年第10期作者：关丛

[导读] 摘要：球磨机的使用可以细磨硬度物料，实现高效选矿，将矿物和矿石及时分离。

        中国有色（沈阳）冶金机械有限公司辽宁 110027
        摘要：球磨机的使用可以细磨硬度物料，实现高效选矿，将矿物和矿石及时分离。要确保球磨能稳定运行的，要做好大型球磨机日常故障诊断工作，并尽早解决。因此文章重点就大型球磨机振动故障诊断展开分析。
        关键词：大型球磨机；振动故障；诊断
        球磨机是选矿、冶金等行业的基础性机械设备。选矿企业为获取更多经济利益，既要在工艺流程及技术上不断推陈出新，寻找节能超细粉磨设备。因此，球磨机成为选矿企业首要选择，球磨机在结构、技术、经济、性能等方面具有天然优势，可以切实提高选矿效率。
        1关于球磨机
        球磨机是对被粉碎物料再次粉碎的重要内容，其对矿石和其他可磨性物料以干式或湿式粉磨。球磨机属水平筒体，进出料空心轴及轴头组成，筒体以钢材组成，以衬板及筒体固定，以钢制圆球为研磨体，以不同直径装入筒中。考虑到研磨物料粒度，物料由球磨机进料口进入筒体，球磨机筒体转动，研磨体受离心力、惯性、摩擦力影响，附着在衬板上呗筒体带动，移动一定高度后受重力影响下降抛落，将物料击碎。
        2 球磨机结构组成及工作原理
        球磨机由电动机、联轴器、大齿圈、筒体、端盖、中空轴颈、磨矿介质、筒体衬板、小齿轮轴等内容组成，其实际安装具有一定困难性，采用水平卧式进行安装。球磨机作业在球磨机筒体运作，磨矿介质在筒体转动影响下抛落、泄落，对筒体内物料反复冲击、磨剥，实现对物料磨碎香锅。磨碎后物料经另一端空心轴颈排出，在螺旋分级机 / 水利旋流器分级操作后进入后续工作步骤，沉砂物质可再次返回球磨机进行研磨。球磨机以水平卧式安装，距离地基一定距离，其周期长、占地面积大。同时，球磨机实际工艺流程较长，需要大量建设费用投入，各个部件工作中都处于运动状态，能源消耗大，会产生一定噪声和振动。球磨机以冲击破碎为主要工作形式，同时进行研磨，可实现对物料的粗磨、细磨，其磨介消耗较大，内部承办使用寿命受工作时间消耗影响大，但其噪声较低（约为95 dB），排放物料属于自排方式，常伴随有过磨现象。
        3大型球磨机产生振动的故障诊断
        3.1齿轮振动故障
        大型的球磨机主要的传动形式是齿轮驱动。根据近年来球磨机发生振动故障的原因进行分析，发现齿轮驱动故障发生几率占球磨机振动故障的极大比例，文章主要针对齿轮振动故障进行分析，寻找妥善的解决办法。引起球磨机齿轮振动的主要原因如下：（1）球磨机传动齿轮是渐开线齿形齿廓，在制造方面容易存在偏心、齿形误差或者齿距误差等情况。（2）在安装方面，啮合齿轮的顶隙侧隙、重合度以及模数等都会影响齿轮的工作性能。在对球磨机进行安装的过程中，如果电动机的主轴和小齿轮轴线的同轴度误差以及大小齿轮轴线的平行度误差超出了标准的误差范围，或者是重合度变小、齿顶间隙与齿侧间隙存在齿宽不等的情况，都会直接影响到轮齿的啮合，在运行过程中便会发生振动的情况。（3）润滑度不够也是造成振动的原因之一，润滑如果不充分，会造成齿轮副啮合面形成油膜困难，造成齿面的局部啮合点出现摩擦。加上齿罩密封性不高，运行过程中会导致粉末颗粒或者矿浆等掺入润滑脂，加大了齿轮的磨损情况，造成齿轮振动。
        3.2各部位地脚螺丝松动或断裂
        球磨机的常见故障还有地脚螺丝的松动或断裂，造成这种情况的原因：（1）螺丝在长时间的疲劳运行；（2）维护力度小或维护不到位；（3）选材不恰当或螺丝过细等。
        3.3 摩擦产生振动
        通常情况下，出入口的密封短管都有着严格的质量标准：（1）弯头与短管的连接处不能出现松动的情况。（2）短管插入螺旋套的深度应是 60 ～ 90mm，其径向的两侧间隙为 3 ～ 5mm且上部间隙要比下部间隙大 2mm。

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尽管在安装以及检修回装过程中有着质量标准，但往往会出现间隙调整不当的情况，造成磨球机安装投入使用后出现摩擦，进而引起振动。除此之外，前后轴瓦与筒体没有在同一条中心线上，两块瓦在自我调整过程中受到了限制也会引发振动情况。
        3.4轴承损坏
        轴承在运行过程中，出现损坏的主要原因：（1）运行过热。（2）轴承的装配间隙不正确。（3）轴的安装不合理，各部的间隙以及预留紧力不对或者振动过大。（4）缺少润滑油或润滑油变质、堵塞等。（5）轴颈和轴瓦之间掺入杂质。（6）钨金浇铸不合格或者浇铸成分比例不对等。
        4大型球磨机振动故障的解决对策
        4.1更换大齿轮
        新的齿轮安装流程如下：（1）使用角磨机（砂布轮）、砂纸、煤油、抹布等工具清理磨机筒体端盖法兰和两侧把合面，要求表面光洁无杂质，无锈蚀。（2）将旧齿圈内圈顶丝拆除，清洗干净确认可重复使用后安装至新齿圈端盖内侧（与筒体法兰接触面侧），安装前螺栓孔涂抹润滑脂。（3）穿好把合面定位螺栓（不得超出把合面），专人指挥吊车落新半齿轮，保证定位螺栓穿过新半齿轮。（4）紧固新半齿圈与筒体端盖连接螺栓，每间隔三根螺栓紧固一根至标准扭矩（5404N•m）50%，其余无需紧固但需穿入并带好螺母。重复（2）（3）（4），新齿轮安装到位。（5）调节径向顶丝保证其圆度及同轴度且保证合面缝隙符合标准（应达到用 0.05mm 塞尺检查，插入深度不大于 20mm）。
        4.2解决地脚螺丝松动或断裂问题
        （1）对缸瓦固定螺丝进行详细检查，确认其是否存在松动或漏浆等现象。（2）对两端盖和筒体连接螺丝进行检查，同时做好各个基础螺丝的问题排查。在检查过程中如果发现螺丝出现故障问题，需要及时对螺丝进行加固或更换，在更换过程中必须选用粗细合适的螺丝，同时使用合适钢材，添加适量的密封石棉绳，为防止松动，还可以加上退垫片或者双螺母。对螺丝帽进行紧固，防止漏浆的情况发生。
        4.3解决摩擦振动问题
        （1）如果是入口弯头与中空轴的间隙调整不合理，造成摩擦振动故障，可以采用重新加垫的办法对间隙进行调整，使其能控制在 5 ～ 10mm，且上部间隙大于下部；②如果是两轴瓦的自我调整造成的振动故障，可以以其中一轴瓦为定点，保证其中线重合。例如西藏华泰龙矿业开发有限公司选矿二厂∮ 7.32×12.5m 球磨机，西侧小齿轮齿面温差为 20℃左右且轴承振动值严重超差，经过多次小齿轮调整后均无明显效果。后经过实地测量后发现进料端轴瓦与出料端轴瓦存在20mm高差，严重超出了安装允许范围（安装标准：前后轴瓦高差不能超过1mm）。进过调节进出料端轴瓦后解决了齿面温差大及轴承振动超差等问题。
        4.4轴承故障解决
        大型磨机更换轴承耗时多、且工序繁琐这里推荐使用更换小齿轮轴组（装配好备用的）的方法来解决。更换完毕后再对拆下的小齿轮轴组轴承进行更换。再更换过程中一定要保证加热轴承温度小于 120℃（使用油域加热），过高的温度会导致轴承钢发生退火变色无法使用。建议提前制作用专用拆装胎具，保证装配速度避免因轴承温度降低而导致无法装配的问题。更换小齿轮轴组后要按照要求重新校核尺侧间隙及联轴器出同轴度，保证各项数据均在标准范围内可解决轴承损坏导致的振动问题。
        总之，当前全球的化石能源日益紧缺，资源的价格开始不断上涨，我国的大多矿山粉磨设备都会以大型球磨机来进行作业，这是由于大型球磨机设备结构相对简单且易于操作、维护和管理。在球磨机的改进发展过程中，必须加强对大型球磨机的故障诊断以及维修工作，来延长球磨机的使用寿命，尽量实现高产、低耗，为国家创造更高的效益。
        参考文献：
        [1]刘传俊，杜兆启，于孝元.大型球磨机衬板更换新方法[J].现代矿业，2019，35（08）
        [2]芮铁明.大型球磨机安装质量控制研究[J].建筑技术开发，2019，46（07）