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Φ3.3×52米水泥窑润滑技术与节能改造方案
作者:赵靖一    发布于:2015-06-27 14:59:44    文字:【】【】【
摘要:一台水泥窑润滑部分包括开式齿轮、托轮、挡轮、轮带与垫板、减速机、电机,润滑点处在高温、高粉尘、高负荷、低速、高水汽状态下运行。对设备选油和润滑维护工作提出了很高要求,本作者对山东省内的多家水泥企业进行调研,针对Φ3.3×52米水泥窑现场润滑问题提出几点看法并对问题点提出一点建议,供大家参考。

1.Φ3.3×52米水泥窑润滑情况

1.1 技术参数:由三档、六组托轮支承,大小齿轮传动,斜度安装3.5%,生产能力1200/d,设备重量(不含内衬)280吨,连同内衬和水泥熟料重量超千吨,窑转速0.39-3.91rpm。变频调速电机YVP315L2-4W=185KW1480rpm,电压380V,标称电流317A

1.2 运行参数,环境温度10-18℃,晴天,转速3.9rpm,运行电流161-201A,窑皮温度从窑尾至窑头依次199℃、169℃、269℃、253℃、225℃;大齿轮齿面温度75-78℃,小齿轮齿面温度68℃。

1.3 大小开式齿轮润滑情况,采用油池油浴润滑方式,带油轮-小齿轮-大齿轮润滑方式。用油CKC320齿轮油,油池油中有污染颗粒存在,伴有大气泡。大齿轮齿面点蚀严重,齿顶擦伤,粗糙度大,齿面磨痕、起脊,如图1。小齿轮齿面磨痕起脊、塑性变形、齿顶擦伤
                           
                               图1 大齿轮齿面点蚀

1.4 水泥窑轮带润滑情况

轮带与垫板之间没有任何润滑剂,处于干摩擦状态:Ⅱ档轮带磨损严重,纵向出现多条严重磨痕,中间部位出现凹坑,窑体颜色变红,说明出现过高温。

1.5挡轮润滑情况,选用锂基润滑脂,挡轮润滑脂因高温重负荷润滑脂高温高压分油外溢。

2.润滑分析及方案

2.1 大小开式齿轮润滑分析

2.1.1 选用油品CKC320齿轮油相对于大齿轮重负荷,粘度偏低,油膜厚度薄,承载能力低。从现场齿面观察,存在过度磨损、点蚀、塑性变形均与润滑油的承载能力不足有关。CKC320粘度指数只有90FZG齿轮实验只有11级,梯姆肯法实验200N,只能适合于中负荷的闭式齿轮用油,不适合重负荷的开式齿轮润滑,此润滑油粘度低、粘附性差,承载力低,在齿轮运转时易被甩落,油膜强度不高,抵抗不了重负荷。

2.1.2 烧伤、过度磨损时基本在夏季高温时油膜难以形成时发生;点蚀、塑性变形也是发生在高温时,油粘度低,导致润滑油膜不能建立,齿轮处于干摩擦或边界摩擦状态,啮合齿面直接接触,造成齿轮材料的移除。过度磨损导致齿面粗糙度高,摩擦系数过高,大的滑动摩擦力使齿轮表面快速磨损,从而使齿轮副寿命降低。在润滑油的选用上应选用承载能力强、粘度高的润滑剂,改善润滑条件,提高油膜厚度;保障足量的润滑剂到达啮合齿面,尤其是当齿轮中心线和油池液面具有一定斜度时,注意油位的高度应以高端为准。

2.1.3 油中产生大量气泡的原因:产生气泡有很多机械原因,但也要考虑油品的因素,油品使用时间越长,里面的各种杂质越多,包括呼吸进入粉尘、空气,金属磨损颗粒等。这些东西都会损害油品的抗泡性能,而且随着油品的使用,油品酸值增加,抗泡剂不断消耗,都导致了抗泡性下降的问题。

2.1.4 CKC320粘度是在40℃测定320cst,夏季高温时,当齿面温度达到70℃时,粘度只有71.1cst80℃时,粘度只有48.2cst油膜厚度不足1μm,如现场大于1μm的粉尘颗粒进入油箱、齿面将发生磨料磨损,导致齿面磨损。从现场齿轮磨损观察,属于混合润滑,混合润滑的摩擦系数0.15-0.1,而全膜润滑的摩擦系数0.001-0.008,如图5。从摩擦学理论分析,摩擦力:F=μNN:法向载荷,μ:摩擦系数。载荷一定,我们希望摩擦系数越小越好,用力越小,电机消耗的功率就小。

2.2 开式齿轮合理润滑方案

2.2.1 根据开式齿轮的特点,选用润滑油粘度要大,粘温性好,油膜厚,粘附性强,抗冲击载荷。

2.2.2 大齿轮润滑改造方案,推荐适合于开式齿轮润滑的老鹰润滑剂G.Beslux Crown M Fluid半流体润滑脂,粘度指数高,耐高温、油膜厚、抗冲击载荷、黏附性好、不甩落,对点蚀后的齿面有修补作用,实现全膜润滑,降低摩擦系数。改造方案:润滑方式采用油浴润滑。开式齿轮润滑剂只是油膜起润滑作用,建议改造油池,小油池底部距小齿轮下齿顶100mm,侧部距小齿轮各150mm,杜绝泄漏,四壁满焊;大油池改造,缩小齿轮浸油高度和宽度,如图7。第一次加油,油位填至小齿轮的一个齿高即可,窑运行时逐渐添加,至大齿轮沾满油为止,回转窑每月补油到一个齿高。大小齿轮改造前后齿面油膜对比,如图2,原齿面因高温很难形成油膜,而老鹰润滑剂具备高温重负荷、粘附性特点。

                              

                                   图2 改造后齿面油膜

2.3 轮带与垫板分析及润滑方案

2.3.1轮带与垫板留有4-6mm膨胀间隙如图8保证在窑转动时筒体和轮带有一定的相对移动,这个移动称为轮带的轨迹。垫板焊接在筒体上,因窑体点火随着温度升高,筒体受热膨胀,外径加大。轮带因表面温度低,膨胀系数很低。窑从点火到正常要经过十几小时预热,因防止窑体下挠,需间断翻窑,直至正常运行因窑体表面温度很高,常常达到300℃左右,异常时可达400-500℃。在水泥窑运行时,轮带与垫板产生移动,就会磨损,轮带与垫板表面间隙加大,粗糙度加大,产生微震到振动,轮带和垫板寿命降低,同时伴随有托轮轴承润滑油膜的剪切、破裂。各档同时出现,窑体振动,耐火砖松动,寿命降低。

2.3.2选用轮带润滑油,推荐老鹰轮带润滑剂BESLUX GRAFOL 320在回转窑上的应用,具有粘附性好、渗透力强、耐高温,含有固体润滑材料。

2.3.3 应用于回转窑轮带内侧与垫板之间间隙的高温轮带润滑剂,是一种分散有极细石墨固体润滑剂的合成油,是一种流体润滑油,提供极具吸附力并具优良抗负载的油膜。渗透性强,容易渗透到润滑部位使得他得到充分润滑。不会滴落,只要提供极少数量的润滑剂就可以得到润滑油膜。加油后,随着回转窑的转动及重力作用,基础油携带固体润滑剂在轮带内侧与垫板之间流动,分布成一层良好的分散系油膜,当基础油在250℃时完全挥发,便形成固体润滑剂的干膜油膜稳定至600℃,发挥良好润滑作用。

2.4 小齿轮、挡轮轴承润滑分析及润滑方案

2.4.1小齿轮轴承、挡轮轴承现锂基润滑脂。锂基润滑脂使用温度-20-120℃,应用在中小负荷的设备轴承部位还可,但用在重载荷、有冲击、高温设备不适合。需重新选承载能力强、抗冲击载荷的润滑脂,润滑脂要求具备:重载、低转速、耐高温、耐水淋、抗冲击,选用老鹰润滑剂G.Beslux plex EH-2

2.5减速机润滑分析及润滑方案

2.5.1减速机处在高温、高负荷、高粉尘,油品易被污染,现场粉尘浓度在50-150mg/m3。对油品需净化处理,减速机用油CKC320,首先升级为CKD320齿轮油,选择净油机,净化润滑油清净度,减少磨粒磨损,延长用油寿命。一般的油过滤机是以精密滤芯来完成清洁动作,过滤低于68#粘度的润滑油比较经济适用,高粘度润滑油流速慢,粘度大,需庞大的过滤面积才能完成同体积的润滑油过滤达标,过滤成本非常高。

2.5.2选择适合高粘度的专用净油机,净油机中有一个双喷式的转轴,只需由机油泵所产生的压力来提供其驱动力,它的转速能在6000rpm以上,所产生的力量约为重力的2000倍以上,以离心力的原理直接驱使固体颗粒自机油分离出来。即使1-100?m的固体颗粒均能被分离出。专利设计的浮动机芯体利用双喷式转轴,在没有任何接触、磨损的情况下,达到高倍速的旋转,可进行固、液分离,无滤芯,不需耗材和更换零件,从而大大降低运行成本。改善油品品质,大幅度延长润滑油使用寿命,节约油品消耗。

 2.5.3 式净油机定期使用,可使润滑油的污染等级控制在NAS10级以下。净油机是移动式,安装时,净油机进口接在减速机放油孔处,净油机主机出口接在减速机上部观察孔。清理时,停下泵,将净油机机头拆下清理后再装上继续运行。

3. 润滑整改结论

3.1水泥窑合理润滑技术:精确润滑;润滑污染控制。润滑剂的选用和优化是设备润滑的前提;污染控制是设备润滑价值和实践的核心。

3.2对在用油加强污染控制,减少污染颗粒的磨损,可提高润滑油品的性能,延长用油周期,设备良好的润滑可延长齿轮、轴瓦使用寿命,高性能润滑剂具有更低的摩擦系数和良好的抗磨,可以极大的延长齿轮的疲劳寿命,将疲劳点蚀的发生概率降低,同时延长设备检修周期,节能降耗是企业永恒的主题。

4.经济效益分析

4.1 设备故障率高的主要原因在摩擦磨损及润滑,占故障率的70%,提升润滑技术和管理可降低设备故障率,延长机械设备检修周期3倍以上,延长备件使用寿命3倍以上。

4.2 良好的润滑,降低了齿轮齿面的粗糙度,降低摩擦系数几倍,甚至几十倍,降低了无用功的付出,水泥窑可降低电耗8-10%

4.3 良好的润滑可减少润滑油的使用量,通过油液净化可延长一个换油周期,减速机用油减少50%。大齿轮用油减少80%以上。

脚注信息
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