磨煤机小齿轮振动大原因分析及处理措施

摘要：通过某燃煤电厂磨煤机小齿轮轴承座振动大的分析和处理的事例，找到了磨煤机小齿轮轴承座振动大的根源，总结了该故障处理的经验。

关键词：磨煤机 小齿轮 振动 分析 处理

0.前言

燃煤火力发电厂采用磨煤机磨制煤粉细度符合锅炉燃烧的煤粉，其中，磨制煤粉的磨煤机有高速风扇式磨、中速立式辊磨和低速筒式钢球磨。对于低速筒式钢球磨，磨煤机小齿轮传动部振动超标的故障经常发生，也是设备维护工程师经常面对的问题。引发磨煤机小齿轮传动部振动超标的原因有很多，作为设备维护工程师，要根据不同设备的具体情况，找出原因，再有针对性的进行处理，是设备保持正常运行状态。作者通过对本次磨煤机小齿轮传动部振动大的分析和处理的检修过程，总结出了磨煤机小齿轮振动大的原因和防范措施，供设备维修同行借鉴。

1.设备概述

某电厂装机容量为2×300MW，安装两台东方锅炉厂制造的DG1025/18.2-Ⅱ19型锅炉，采用低速筒式钢球磨煤机中间储仓式热风送粉负压制粉系统，低速筒式钢球磨煤机型号为MTZ3570。该型磨煤机由进出口料斗（或进出口短管）、轴承部、传动部、转动部主要部件与隔音罩、电动机、减速机、柱销联轴器和基础部等辅助部件组成。

磨煤机的轴承部用于支撑水平转动的磨煤机筒体，采用封闭式自调心“摇杆”式滑动轴承支撑结构，轴承瓦材料为轴承合金。

磨煤机的传动部为单侧电动机传动，电动机以985r/min的转速运转，通过用柱销联轴器联接的减速机减速，减速机再通过柱销联轴器将转矩传给圆柱直齿小齿轮，大齿轮与筒体用高强螺栓固定连接，通过圆柱直齿小齿轮与圆柱直齿大齿啮合传动转矩，筒体与大齿轮一起同步转动，实现煤在装有一定量低合金钢球的筒体内制成煤粉。

磨煤机转动部由筒体、与空心轴径一体结构的端盖、驱动大齿轮、筒体内壁内衬低合金耐磨护甲（或衬板）、隔音材料、进出料斗组成。筒体直径3500mm， 筒体直段长度7000mm，由25mm厚钢板卷制而成。磨煤机衬板用特制螺栓与筒体连接。

磨煤机所配电动机型号为YTM630-6，功率为1120KW，额定电压为6000V，转速为985r/min。减速机型号为KH2724型，双圆弧齿形，人字齿轮减速机，中心距800mm，传动比为6.74，采用油池飞溅润滑方式润滑。大小齿轮为开式直齿齿轮结构，模数为26mm，传动比为8：32。大齿轮用高强螺栓安装在筒体的进料侧，在磨煤机工作时，与筒体同步转动。

磨煤机筒体在电动机带动下，筒体内的钢球在离心力的作用下，随筒体一起转动到一定高度，再由其本身中立作用而跌落，筒体内的煤在钢球的撞击、挤压、研磨作用下制成煤粉，磨好的煤粉经一定风速的热风带出筒体。

2.故障现象及检测情况

故障磨煤机筒体内周衬板和端衬板自上次检修更换，已使用十八个月，最近几个月，安装大齿轮的进口端衬板一侧的衬板螺栓不断有断脱松动，导致漏煤粉缺陷发生。在该公司，由于冷却水温度较低，磨煤机滑动轴承正常运行温度夏季为40℃-45℃，冬季为26℃-36℃现，现在表盘监测该磨煤机前滑动轴承温度为47.5℃-49℃，达到运行监控报警值47℃。磨煤机附近噪声明显增大。

在设备运行中，对传动部电动机、变速机和小齿轮轴承座用手持式数显测振仪测振数据，详见表1。

根据表一，发现磨煤机小齿轮部轴承座和机座的振动数据明显超过正常值20-50μm，且与正常值偏差较大。

停磨煤机后，对相关设备解体检查发现如下问题：

1）进口料斗侧，筒体和端盖连接缝隙被碎钢球和煤粉填满，沿着筒体圆周方向。该处的缝隙大小不一。根据筒体和端盖的安装工艺，筒体和端盖连接面应该无缝隙；

2）对轮中心复查。转动机械对轮同轴度在一定程度上会影响转动机械的振动，故每次对转动检修或该转机更换电动机后，都会进行对轮找中心。对轮找中心的实质是借助对轮作为一种工具来调整转动机械的主动轴或从动轴，使两轴的轴线尽量在同一直线上。通过校正联轴器的两半对轮使之两端面平行，且严格同心，即两端面轴向间隙尽量一致，轴向偏差和径向偏差在规定范围内。联轴器轴向偏差和径向偏差与对轮类型和联轴器的转速有关，具体数据参照下表2.

检查电动机和减速机联轴器找中心数据，圆周水平方向轴向偏差为+0.20mm（靠筒体侧张口），上下方向轴向偏差+0.25mm（上张口）；水平方向径向偏差+0.22MM，上下方向径向偏差0.30mm。根据对轮径向、轴向偏差与转速的关系，该对轮转速与电动机转速相同，电动机转速为985r/min，由表1，联轴器转速985r/min≯ 1500，弹性对轮径向和轴向偏差不得大于0.08mm。显然，以上检查的对轮数据大大超标。

检查减速机与小齿轮轴相连接联轴器中心数据，圆周水平方向轴向偏差为+0.20mm（靠筒体侧张口），上下方向轴向偏差+0.25mm（上张口）；水平方向径向偏差+0.22MM，上下方向径向偏差0.30mm。

型号为KH2724变速机的传动比为i=6.74，根据传动比的计算公式通常定义为输入转速除以输出转速，即：

传动比（i）= （ 其中n1为输入轴的转速，n2为输出轴的转速 ）

变速机与小齿轮联轴器的转速，就是变速机的输出转速，变速机的输入转速就是电动机的工作转速n1=985r/min，由上述传动比计算公式，变形得：

变速机与小齿轮联轴器的转速（n2）= = = 146.14（r/min）

由表1，变速机与小齿轮联轴器的转速为146.14r/min≯ 500，径向和轴向偏差不得大于0.15mm.显然，以上检查的对轮数据大大超标。

3）磨煤机小齿轮推力端轴承座地脚螺栓断脱一只；

4）大齿轮与小齿轮啮合面粘满煤粉和油混合得油泥，小齿轮断齿一个。

5）对变速箱进行解体检查，发现减速机齿轮完好，轴承完好。

6）对小齿轮推力轴承和承力轴承进行检查，轴承游隙偏大超标，需要更换。

7）对磨煤机其他部件进行检查，没有发现异常情况。

3.原因分析

磨煤机进口端衬板螺栓断脱漏粉，是引起磨煤机小齿轮部振动加剧的主要原因。磨煤机大齿轮用高强度螺栓安装在筒体进口端盖上，磨煤机进口端盖发生端衬板固定螺栓松动或断脱，将导致筒体内得煤粉从该螺栓孔漏出，由于大小齿轮为开式齿轮传动，齿轮密封不好，部分漏出得煤粉和细碎钢球等杂物会散落到大齿轮上，日积月累，就会造成大齿轮和小齿轮啮合齿的齿面润滑不良和齿面磨损。齿面磨损逐渐造成大齿轮和小齿轮啮合间隙增大，齿厚减薄。齿轮啮合时振动加剧，噪声增大。在载荷的多次重复作用下，齿根的弯曲应力超过弯曲疲劳极线时，齿根部位将产生疲劳裂纹，裂纹的逐步扩散，最终引起大齿轮或小齿轮断齿。[1]

筒体和进口端盖螺栓连接处的缝隙被碎钢球和煤粉填满，是引起磨煤机小齿轮部振动加剧的次要原因。磨煤机在运行中，内部流通有80-120℃的热风，筒体和进口端盖连接螺栓受热发生热膨胀伸长，导致筒体和进口端盖连接面产生缝隙，该缝隙会随着连接螺栓热膨胀伸长和筒体内碎钢球及煤粉的填入挤占逐渐增大，并有可能因连接螺栓热膨胀伸长不一，缝隙沿着筒体圆周方向大小不一，大齿轮与筒体的同轴度同时发生变化，中轴线不再保持水平，使进口端盖空心轴的轴颈上挡油环侧与滑动轴承侧面间隙发生变化，严重时，发生碰磨，使轴瓦温度升高。另外，大齿轮与筒体的同轴度发生变化，将导致大齿轮与小齿轮轴线平行度发生变化，大齿轮与小齿轮啮合齿顶间隙和齿侧间隙都会发生改变，造成两齿轮啮合时，振动值和噪声值加大，也会引起小齿轮振动加大。

4.处理措施

磨煤机进口端盖复位。编制磨煤机进口端盖复位方案，报相关人员审批后，按照审批的方案对磨煤机进口端盖进行复位。

更换断齿的小齿轮及轴承，并对大齿轮齿面进行清洗，磨损的齿面用砂轮机打磨平滑。

更换小齿轮推力端轴承座断脱的地脚螺栓。

更换后的小齿轮吊装就位，对大齿轮和小齿轮的啮合齿顶间隙和齿侧间隙，齿面接触情况，按照公司检修规程的质量标准进行重新调整。其次，对变速机和小齿轮联轴器进行中心调整校正，使其轴向和径向偏差小于0.08mm。最后，对电动机和变速机联轴器进行中心调整校正，使其轴向和径向偏差小于0.15mm。更换两个联轴器的所有尼龙柱销。

检修后传动部各设备振动情况如下表3：

5.防范措施

在日常设备维护检修中，应采取如下措施避免磨煤机大小齿轮上粘附漏粉及碎钢球， 引起磨煤机小齿轮部振动加剧。

在更换磨煤机衬板后，应使磨煤机带负荷运行24小时，再立即对衬板螺栓进行二次收紧，并对衬板螺栓防松点焊。衬板螺栓与螺栓孔配合间隙应相适合，不能过小，螺栓强度降低易发生断脱。衬板螺栓材料应采用优质碳素结构钢。螺栓和筒体间的非金属密封圈材料应耐热、挤压变形后不碎散，密封性良好。

定期检查大小齿轮喷油润滑装置保持正常工作，及时补充齿面喷油润滑油。大小修等计划检修时，应对大小齿轮齿面进行清洗，保持齿面无异物。特别是当发生进口端衬板螺栓处漏粉处理后，也要检查漏粉等杂物是否进入大小齿轮上或存积在齿轮保护罩底部，如果发现大小齿轮上或在齿轮保护罩底部存积有煤粉等，应立即清理齿面和保护罩内积粉及油污等杂质。

6.结束语

本案例通过对型号为MTZ3570低速筒式钢球磨煤机小齿轮振动大故障的检查和处理，找到了引起磨煤机小齿轮发生振动的根源是端衬板螺栓孔漏粉，并通过防止磨煤机端衬板漏粉和漏粉后采取的维修等处理措施，使小齿轮轴承座振动值达到规程规定的许可范围。根据以往对磨煤机日常维护检修的经验，引起磨煤机小齿轮振动大，有多方面的原因，设备维护人员要对故障设备进行认真检查和分析，采取相应的措施进行处理。经过归纳，引起磨煤机小齿轮振动大还有原因如下：

（1）基座台板松动。台板电铁松动或台板地脚螺栓断脱。

（2）小齿轮轴承发生散架或走内外圈，轴承磨损，游隙大，等轴承严重损坏情况。

（3）小齿轮轴承座个别地脚螺栓断脱或或小齿轮轴断脱。

（4）轴承座和轴承的装配间隙过大。

（5）大齿轮或小齿轮断齿；齿面积灰，有铁屑杂物；齿面润滑不良。

（6）两半边大齿轮连接螺栓松动或断脱，两半齿轮大齿轮连接面出现间隙，使大齿轮和小齿轮啮合不良；

（7）大齿轮或小齿轮与保护罩碰刮。

参考文献

[1]杨可桢、程光蕴主编，机械设计基础【M】，高等教育出版社，1991。

[2]沈阳重型机械有限公司 MTZ3570型钢球磨使用说明书和安装图纸。

[3]KH2724变速箱使用说明书。