MG-250型鋼球磨煤機振動故障處理對策

付長兵，王樹林，梁敏茹，齊孟偉

（中石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

鋼球磨煤機（以下稱球磨機）是火力發電制粉系統關鍵設備之一，對制粉效果起著決定性作用。電廠鍋爐使用的MG250-320型鋼球磨煤機存在振動超標問題。引起球磨機振動的原因較多，包括機組對中不良，聯軸器柱銷磨損，基礎螺栓松動，潤滑失效，大小齒輪磨損等，但是對于對中不良、基礎松動等問題，通過定期檢修和維護基本可以提前避免或及時糾正。檢查發現該機大小齒輪失效，磨損嚴重，齒面存在嚴重的疲勞脫落、變形等問題，是引起球磨機振動的關鍵因素，也是處理難度較大的問題。從齒輪失效問題入手，著重分析故障處理難點，提出針對性的預防及改進措施，為保證球磨機正常運行和維護提供經驗。

圖1 小齒輪點蝕

圖2 大齒輪點蝕

圖3 齒輪塑性變形

1 球磨機振動主要原因

（1）齒面磨損。磨煤機大小齒輪為開式齒輪傳動，采用毛氈對齒輪兩端面進行密封，運行環境煤粉含量較大，容易進入齒輪護罩內部，吸附于齒輪齒面，引起齒面磨損。

（2）齒面點蝕。球磨機屬于重載齒輪傳動，齒輪嚙合過程中，齒面受周期性交變接觸應力作用，發生疲勞脫落，形成點蝕現象（圖1、圖2）。

（3）塑性變形。齒輪在重載作用下，齒面材料所受作用應力大于材料屈服應力，齒面發生移動，引起齒輪發生永久性塑性變形，在齒輪節線處形成溝槽和凸起，現場檢查情況見圖3。

（4）大齒輪變形。大齒輪直徑較大，由兩半大齒輪組成，由于加工誤差及受重載變形等原因，造成大齒輪節線成非圓曲線，引起齒輪嚙合噪聲及振動增大。

（5）滾筒鼓包變形。球磨機滾筒內襯板出現磨損、碎裂脫落后，滾筒中運轉的鋼球直接砸在滾筒外壁，造成滾筒鼓包變形（圖4），影響滾筒端面的飄偏，進而造成安裝在滾筒端面的大齒輪飄偏值增大，使部分齒輪嚙合不良，引起振動增大。

（6）大小齒輪潤滑不良。大小齒輪嚙合時缺油，齒面直接接觸干摩擦，引起大小齒輪嚙合沖擊振動，加速齒面磨損。

圖4 球磨機筒體鼓包變形的情況

2 故障處理及對策

2.1 大小齒輪處理

大小齒輪在重載下長時間運行后，齒面磨損嚴重，當磨損量達到齒厚的10%時，需對齒輪進行換向或更換。一般情況下對齒輪進行翻面，即將齒輪在軸線方向上進行換向。

2.1.1 大齒輪翻面

大齒輪為直齒且齒面只有一面磨損，翻面后在結構上基本無變化，再考慮工程進度、工程量及施工成本等方面，大齒輪翻面為最佳方案。

（1）大齒輪由2個半齒輪組成，安裝于磨煤機筒體端面法蘭上，齒輪分度圓直徑3800 mm，半齒輪結構見圖5。半齒輪法蘭上有12個螺栓孔，其中2個為鉸制孔，孔徑38H7 mm，10個孔徑為41 mm，其余4個孔徑95 mm。

（2）從半齒輪結構圖可以看出，螺栓孔不是對稱分布，齒輪換向后，螺栓孔與原來同類孔的位置發生錯位。在大齒輪翻面過程中，會出現齒輪孔與筒體孔錯位情況。

（3）大齒輪螺栓連接后，給一定的預緊力，保證大齒輪相對于筒體沒有徑向、端面跳動。筒體盤車，用百分表測量大齒輪徑向及端面跳動。徑向跳動值主要依靠鉸制孔用螺栓保證，端面跳動值要根據測量值對大齒輪法蘭面進行軸向調整，以保證端面跳動。該設備由于筒體鼓包變形導致端面法蘭垂直度增大，影響大齒輪端面跳動。考慮鼓包矯正及調整大齒輪端面存在的風險及難度，采取打磨大齒輪齒面的方案。

圖5 半齒輪結構

緊固大齒輪后，通過測量大小齒輪的頂間隙及齒面側間隙，調整小齒輪軸軸承座水平及垂直位置，使小齒輪軸線與大齒輪軸線平行。通過試運轉進行大小齒輪齒面的磨合，其振動值在此期間逐漸變小趨于穩定。然后檢查大小齒輪齒面，可清晰看到大齒輪齒面嚙合痕跡中，部分齒輪嚙合面積約占大齒輪寬度的2/3，而沒有在整個寬度方向嚙合，說明此段齒輪端面垂直度過大，此段齒輪為鼓包變形相對應的部分，證明了筒體鼓包對大齒輪端面跳動的影響。打磨該段齒輪齒面，使整個齒面嚙合，在一定程度上消除部分端面跳動過大造成的影響，進一步降低振動值。

2.1.2 大齒輪安裝要點及注意事項

（1）大齒輪安裝前，應將筒體端面與齒輪配合面清理干凈，去除毛刺及高點，將筒體端面至少均分8個點打表測量飄偏值，并在對應位置做好標記。同時，以同樣方法檢查處理大齒輪安裝配合面。

（2）先安裝其中一半大齒輪，將安裝好的一半齒輪緩慢盤車到下部，再安裝另一半齒輪。連接好端面緊固螺栓和齒輪剖分面螺栓，確保剖分面定位銷安裝到位后，按照標準力矩先緊固剖分面螺栓，這個過程可輕微松動端面緊固螺栓。

（3）按照分好的8個點測量調整齒輪的圓跳動，為了調整方便，可提前在齒輪側面對應點焊接頂絲塊，調整大齒輪圓跳動達到標準要求后，對稱緊固大齒輪端面螺栓，緊固時應優先緊固筒體端面飄偏大的位置，緊固完畢后松開所有調整頂絲。

（4）確定定位銷螺栓位置，絞孔配定位銷螺栓。如果原有的定位孔偏差較小，可直接絞孔擴大定位孔，重新配定位銷螺栓安裝，如果定位孔偏差太大，必須重新鉆孔，配好定位銷，保證每半個大齒輪有2個定位銷螺栓。

（5）MG-250型球磨機大齒輪近5 t重，直徑4 m，現場空間狹小，沒有專門的吊裝設施，調向、更換難度大。作業前必須提前選好足夠的吊點，確認吊裝路線倒裝方案后作業。齒輪拆卸及安裝過程必須使用專門吊裝工具固定球磨機筒體，避免筒體因重心偏移發生翻轉釀成事故。

（6）筒體變形等原因造成筒體飄偏超標時，應提前打磨修整。端面修整后，用加工專用的平板檢查端面平面度，保證端面與平板的接觸點均勻。筒體端面飄偏未達標前，不可直接安裝齒輪再調整，更不能在齒輪和端面間加墊調整。由于大齒輪傳動力矩主要靠齒輪與筒體端面的摩擦力產生，如果加墊調整或筒體端面的平整度不夠，齒輪與筒體端面則無法完全貼合，運行中容易出現大齒輪螺栓受力過大被剪斷的事故。

（7）如因齒輪變形或其他原因存在齒輪端面無法完全找正的情況時，可涂抹紅丹粉盤車檢查大小齒輪的嚙合情況，不具備盤車條件的，只能根據運行磨合情況檢查齒面的嚙合，找出嚙合不好的齒，局部打磨滿足齒面接觸，并通過長時間磨合達到較好的嚙合。

2.2 齒輪防護罩密封

由于運行環境比較惡劣，做好齒輪密封防護有利于減少齒輪的磨損及潤滑油泄漏。大齒輪防護罩與大齒輪端面采用毛氈進行密封（圖6）。毛氈松緊程度要適宜，過松不能形成良好密封，雜質容易進入齒輪護罩內，潤滑油容易流出，過緊會加速毛氈的磨損，且護罩會隨大齒輪端面位置變化而擺動（大齒輪端面跳動大）。毛氈可通過松緊毛氈壓板進行調節。小齒輪護罩方法蘭連接也需做好密封，否則容易造成潤滑油滲漏，粉塵進入護罩內。為減少、防止潤滑油泄漏，毛氈安裝前先用潤滑油浸泡，再取出晾干后進行安裝，壓板均勻壓緊毛氈。

2.3 齒輪材料的選用及表面處理

圖6 大齒輪護罩及密封毛氈

大齒輪采用鑄鋼鑄造毛坯加工。可根據齒輪材料選擇合適的輪齒表面硬化處理方法，一般有滲碳、滲氮、表面淬火、調質處理等，以提高輪齒抗折斷、齒面抗磨性、抗點蝕膠合及塑性變形的能力。因此新設備選型或更換齒輪時應注意齒輪加工工藝標準，提出相應要求。

2.4 改進潤滑方式

此前球磨機使用浸油潤滑方式，使用過程中難以準確掌握潤滑狀況及儲存油量，必須做到勤加油少加油，如果一次性加油量過大，會造成齒輪甩油、漏油嚴重；如果加油頻次低，又會造成大小齒輪缺油，增加齒輪的磨損。另外，由于設備現場環境粉塵較多，設備長時間運行后進入潤滑油的粉塵逐漸增多，影響潤滑效果。因此改用噴油裝置，以一定壓力供油，通過噴嘴將潤滑油噴到輪齒嚙合面。該潤滑方式，一是可以起到沖洗齒輪面作用，二是能及時帶走熱量冷卻齒輪，回油經過過濾循環使用。定時定量噴油，能有效避免由于缺油而巡檢不到引起的齒輪磨損、振動等。使用噴油裝置后球磨機運行狀況遠好于人工補油的狀況。

2.5 定期更換球磨機襯板

球磨機襯板在運行中損壞掉落，是造成球磨機筒體變形的最直接原因。而襯板的壽命一般為（6～8）a，超過6 a后，襯板磨薄嚴重，運行中隨時有碎裂掉落的可能。由于襯板在筒體內，局部襯板脫落后難以及時發現，很可能造成筒體被砸變形。因此，必須做好球磨機襯板周期性更換計劃，避免筒體變形影響球磨機的正常運行。

3 結語

引起球磨機振動的原因較多，齒輪失效造成的振動是其中之一，因此必須從日常運行、維護方面采取措施，確保球磨機良好的運行工況，避免潤滑不良或筒體變形等造成的齒輪失效情況，延長齒輪使用壽命。另外，球磨機大齒輪換向，操作難度大，調整、找正技術難度高，必須在檢修前提前做好測量比對，確定換向的具體操作方法，最大程度降低檢修風險。針對大齒輪翻面過程中存在的問題和處理措施進行重點介紹，為類似工作的開展提供寶貴經驗。