尿素刮料機故障原因分析及處理

王秀成

（陜西渭河煤化工集團有限責任公司，陜西 渭南 714000）

陜西渭河煤化工集團有限責任公司520kt／a ACES尿素裝置于1996年建成投產，尿素造粒采用塔式造粒工藝，造粒塔下部設有尿素刮料機，其將塔底的尿素顆粒收集并刮入造粒塔底的集料斗，再由帶式輸送機將成品尿素送至包裝系統。尿素刮料機（JJ301）系意大利NOVA公司產品，主要由驅動電機、液力耦合器、行星減速機、回轉支承、回轉體、刮臂（刮刀）等組成，其處理能力為75.3t／h。

1 檢修背景

尿素刮料機投產以來，運行較為平穩，未出現運行事故，并且每個大修周期我們都會對減速機與回轉支承機構進行外觀檢查；考慮到刮料機回轉支承機構使用年限較長，2011年4月大修期間我們還按計劃對回轉支承機構進行了更換。

2013年5月5日，刮料機第1次出現異響，電流出現小范圍波動（14～15A）。經研判是由于有尿素粉塵結塊集聚于回轉體與底部錐筒之間擠壓摩擦所致，于是安排操作人員進入到底部錐筒位置進行清理。清理完成后，啟動刮料機，異響消失，運轉恢復正常。

2013年5月8日晚，同樣情況再次出現，5月9日上午，車間再次安排操作人員進入到底部錐筒位置對回轉體與底部錐筒之間進行清理，完成后啟動刮料機，空載運行沒有異響，但當尿素造粒刮臂帶載荷后，異響再次出現。這期間，我們打開回轉支承罩觀察孔，發現有一定量的尿素粉塵越過回轉體與回轉支承罩底部密封進入了護罩腔體底部，且發現回轉支承固定底座上方小孔有大量尿素粉塵溢出并結塊。

2013年5月14日，車間下發刮料機特護運行措施，要求操作人員巡檢過程密切關注刮料機電流及運行噪音，如電流或噪音有突發性變化，及時停蒸發系統轉循環，停刮料機；如遇刮料機異常停車，禁止隨意啟動刮料機；刮料機儀表空氣壓力保證在0.2MPa。

2013年5月19日13：00，刮料機電流有上漲趨勢；17：20，刮料機電流瞬間上漲至50A。

2013年5月20日06：00，發現0＃皮帶上尿素少，刮料機電流降至7～8A，經確認刮臂不轉動，緊急停刮料機。經聯合檢查確認后，刮料機交付檢修。

2 檢修過程

2.1 拆檢

2.1.1 電機、液力耦合器及行星減速機的拆除

拆除電機、液力耦合器后，除彈性塊有輕微缺陷外，并未發現其他明顯異常。

拆除行星減速機前，排油過程發現行星減速機內潤滑油發黑，有金屬屑存在，表明內件有損傷。拆除行星減速機后，發現行星減速機軸向竄量超差，盤動輸入軸時輸出齒輪不轉動，表明減速機內部傳動齒輪損壞，傳動失效；輸出齒輪底部有一定程度的偏磨痕跡，這與大齒圈沿齒寬底部的偏磨撞擊缺陷相對應；減速機殼體上（齒輪下方）有大量的磨損金屬屑聚集（經確認為內件磨損碎屑溢出，而非齒輪磨損）。

2.1.2 回轉支承罩的拆除

回轉支承罩拆除后，發現大量的尿素粉塵結塊積存于護罩腔體底部密封處，應為尿素粉塵越過回轉體與回轉支承罩底部迷宮密封所致。

2.1.3 回轉體的拆除

刮臂固定支撐可靠后，拆除回轉體，發現回轉體上部迷宮密封腔底部有大量粉塵結塊存在且回轉體負壓通道堵塞；另外，回轉支承連接底座處有大量粉塵結塊存在，上部錐筒處負壓通道也堵實，這些結塊與回轉體底部尿素粉塵以及結塊基本將回轉體上部密封腔填滿。

2.1.4 回轉支承的拆除

切割、拆卸上部錐筒后，發現回轉支承安裝底座上方腔體內充滿尿素粉塵結塊。

回轉支承拆除前對其進行試驗盤車，無法盤動。將回轉支承拆除，經聯合檢查發現回轉支承上方沿內外圈密封膠條周向有擠出的潤滑脂均勻分布，回轉支承內圈各注油點處均存有色澤鮮亮的潤滑脂，這表明潤滑脂能到達注油點，表明潤滑脂管路暢通。拆除回轉支承內圈滾動體安裝孔堵頭后，發現滾動體前后空隙處積滿尿素粉塵；轉動滾動體，未發現滾動體有明顯的外部缺陷。對密封膠條進行檢查，發現上部膠條完好，但回轉支承底部密封膠條有若干處缺陷存在。

2.1.5 潤滑脂油路檢查確認

對沒有拆檢的原始潤滑系統聯合檢查，通過正確的加脂操作，確認潤滑脂油路暢通，潤滑系統處于正常工作狀態。

2.2 回裝

拆檢確認后，我們對刮料機相關部件進行尿素結垢清理，并對回轉支承、減速機以及部分螺栓進行了更換，之后進行回裝，具體過程如下。

2.2.1 回轉支承的安裝

（1）回轉支承備件及回轉支承固定底座檢查確認完成后，進行回轉支承的安裝，回轉支承的安裝執行RotheErde公司的技術要求：擰緊回轉支承內圈與底座平面連接螺栓時必須用扭矩扳手對稱擰緊；回轉支承內圈連接螺栓擰緊后，測量齒圈東、西、南、北每個方向水平度及徑向、軸向的跳動值，并與內圈水平度及原數據進行比較。

（2）回轉支承加注潤滑脂，用黃油槍通過各注油點向回轉支承內部軌道加2＃鋰基脂，加注過程中盤動齒圈，以使潤滑脂均勻加滿，直至潤滑脂沿密封圈周向均勻溢出。

2.2.2 油路打壓及回裝

安裝集中潤滑系統時，先將油脂泵充滿潤滑脂（2＃鋰基脂），然后依次安裝出口管路、調壓閥、分配器及連接各分支油管。在各分支油管與潤滑點連接前，用潤滑脂泵將所有分支油管都注滿潤滑脂直至溢出，確保安裝完后系統內無氣泡；各分支油管與潤滑點連接后，用潤滑脂泵繼續向回轉支承內部加脂，盤動齒圈，直至潤滑脂沿密封圈周向均勻溢出。

2.2.3 上部錐筒的回裝

2011年更換齒圈以來，由于拆卸上部錐筒必須用等離子切割，復位焊接后變形嚴重，無法調校到設計間隙，會出現上部錐筒與回轉體之間密封帶間隙不均勻、局部超差嚴重的現象。為此，我們對回轉體與上部錐筒密封帶間隙進行檢查確認，并在間隙較大處內貼不銹鋼板條，以盡量減小由于焊接熱變形造成的間隙不均勻。另外，借本次檢修機會，我們對尿素刮料機上部錐筒進行了測繪，擬將上部錐筒由整體式改為拼裝可拆卸式。

2.2.4 回轉體及刮臂的回裝

回轉體全面檢查合格后，方可進行安裝。安裝時，先將回轉體與回轉支承外圈連接，盤動數圈檢查有無異常摩擦聲響，并測量回轉體迷宮密封點的跳動值；之后將回轉體與刮臂連接，推動刮臂轉數圈檢查有無摩擦、松動、振動及其他異常現象，并調整刮臂與塔底面間距在35mm。

2.2.5 回轉支承罩及行星減速器的回裝

回轉支承罩安裝前，將回轉支承齒圈上的3個標記引到齒的垂直面，以方便測量與行星減速機輸出齒輪的嚙合間隙；之后對照拆卸前所作的標記進行回裝，對稱擰緊法蘭連接螺栓。

行星減速器安裝前，檢查安裝底座平面的水平度，安裝行星減速器時應對稱均勻擰緊連接螺栓。在回轉支承齒圈3個做標記的齒處測量與行星減速機輸出端齒輪的嚙合間隙（0.42mm），并檢測回轉支承齒圈與行星減速機輸出端齒輪齒面的接觸狀態。

3 故障原因分析結論

（1）通過對潤滑脂注油系統的聯合檢查確認，分配器各注油接頭出脂正常，表明潤滑脂注油系統工作正常；通過對回轉支承內圈各注油點的檢查，各注油點都有色澤鮮亮的油脂存在，表明潤滑系統潤滑脂供給正常。

遞進式注油分配器的工作原理是，任何一個通道堵塞，油壓表壓力長時間恒定無變化。而刮料機故障停車前，即使在刮料機出現異響期間，油壓表壓力值一直在允許的正常范圍內變化，大小齒嚙合處及減速機輸入軸處潤滑狀況良好，足以說明集中潤滑系統始終處于正常工作狀態，即刮料機故障不是潤滑系統異常所致。

（2）2011年更換齒圈以來，拆卸上部錐筒須進行等離子切割，這樣勢必造成部件尺寸減小；另外，復位焊接后變形嚴重，無法保證上部錐筒與回轉體密封帶間隙，導致間隙不均勻及超差，密封效果大大降低，粉塵泄漏量較設計值明顯增多，超出原設計負壓通道的除塵能力，粉塵在回轉支承固定底座上方腔體內不斷累積，負壓通道的流通面積持續減小，負壓通道除塵能力不斷下降，如此惡性循環，最終負壓通道被封堵失去除塵作用，粉塵不斷地進入回轉體上部密封腔；回轉體下密封處粉塵量相對較少的原因是回轉支承罩內有氣源供給，能對外側保持微正壓。

（3）回轉支承的工作原理是：回轉支承內圈固定，外齒圈在行星減速機輸出齒輪的作用下帶動回轉體轉動。而回轉支承底部膠條位于回轉體上部密封腔內，由于密封腔內尿素粉塵不斷聚集增多，回轉體帶動上部密封腔內的尿素粉塵及結塊不斷地擠壓磨損回轉支承底部的密封膠條，密封膠條變形乃至出現缺陷，進而導致尿素粉塵沿密封膠條缺陷處不斷地進入回轉支承滾動體軌道內，而滾動體在軌道內游隙約為0.10mm，油膜厚度僅為0.03～0.04mm，進入的尿素粉塵對油膜有吸附作用，對潤滑油膜造成嚴重破壞，且不斷增多的尿素粉塵導致進脂量有所減少，內部油膜在一定程度上被吸附破壞，不斷增加滾動體的滾動（自轉＋公轉）阻力，致使驅動端負荷不斷增加，最終滾動體無法滾動，回轉支承不能工作，行星減速機超負荷，內部傳動部件損壞，刮料機故障停車。

可見，刮料機上部錐筒重復切割、焊接變形造成其與回轉體密封帶間隙不均勻及超差，密封效果大大降低，尿素粉塵在回轉支承固定底座上方腔體內不斷累積后進入回轉體上密封腔內部，破壞回轉支承密封膠條后又進入回轉支承滾動體軌道內部，造成滾動體無法滾動、回轉支承不能工作、行星減速機超負荷、內部傳動部件損壞等一系列后果，最終導致刮料機故障停車。

4 結束語

2013年9月大修中，我們對刮料機上部錐筒進行了更換，將上部錐筒由整體式改為拼裝可拆卸式，從根本上避免了上部錐筒重復切割、焊接而致變形情況的發生。同時，我們更加合理地控制計劃檢修周期，且不定期地擇機利用專用工具對回轉體負壓通道進行清理。通過多種措施的有效實施，此后尿素刮料機運行工況良好，再無類似事故發生。