國能康平發(fā)電有限公司 徐全博

1 引言

筆者所在國能康平發(fā)電有限公司2×600MW機組輸煤系統(tǒng)采用的是DT Ⅱ型膠帶機，根據(jù)各段需求功率90kW 至315kW 不等，配套使用R 系列減速機及MHB 系列減速機，該兩種系列為南高齒集團生產(chǎn)的三級傳動大速比圓錐圓柱齒輪減速機（如圖1所示）。圓錐圓柱齒輪減速機一般為高精度中、低速重載硬齒面減速機，多為外嚙合漸開線圓柱齒輪減速機，具有結(jié)構(gòu)簡單、高效率、運行平穩(wěn)，使用壽命長和承載能力高等優(yōu)點，其缺點是笨重、噪音大，滲油治理困難。本文主要結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場減速機日常問題，總結(jié)經(jīng)驗，闡述圓錐圓柱齒輪減速機故障判斷與故障檢修及預(yù)防。

圖1 圓錐圓柱齒輪減速機的組成與工作原理

1.1 圓錐圓柱齒輪減速機的組成

圓錐圓柱齒輪減速機主要由箱體（上箱體、下箱體）、齒輪組（傘齒輪、齒輪盤）、齒輪軸、軸承（圓錐滾子軸承為主）、逆止器、油位指示器、排氣閥、放油閥組成。

1.2 圓錐圓柱齒輪減速機的工作原理

原動機（一般為電機）的轉(zhuǎn)速通過液力偶合器傳給減速機高速軸傘齒輪后，傘齒輪帶動二級軸齒輪盤運轉(zhuǎn)，隨后通過齒輪軸與齒輪嚙合，依次向下逐級傳導(dǎo)，最終在減速機輸出軸獲得對應(yīng)速比下所需轉(zhuǎn)速。

2 圓錐圓柱齒輪減速機的故障判斷、分析

2.1 滲、漏油故障

圓錐圓柱齒輪減速機多采用飛濺潤滑，滲漏油故障是減速機運行中較為常見的故障之一，不僅浪費大量的潤滑油，造成經(jīng)濟損失，污染環(huán)境，而且還威脅設(shè)備的安全使用，根據(jù)滲漏齒輪油的位置主要將減速機滲漏油故障分為以下三方面。

2.1.1 軸封處滲油

一般來說，油封即指的是骨架油封，骨架油封是起到傳動系統(tǒng)部件中需要潤滑的部件與出力部件隔離，不至于讓潤滑油滲漏，對減速機來說就是起到轉(zhuǎn)動軸處密封減速機齒輪油及防塵的作用。骨架油封的彈簧脫落、生銹以及唇口橡膠的受損、老化都會造成密封不嚴(yán)，同時減速機上油封安裝槽處銹蝕嚴(yán)重或軸身有毛邊、溝壑等缺陷在高速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下，也會造成骨架油封的磨損，影響密封效果。

除以上油封損傷密封不良會造成齒輪油在油封處滲漏外，齒輪油的加注量過多也會造成油封處滲油。如果減速機內(nèi)的注油量多于要求油量時，油箱內(nèi)的油就會被齒輪等回轉(zhuǎn)件劇烈地攪拌，使?jié)櫥驮谙潴w內(nèi)四處飛濺，就會使大量的潤滑油堆積在軸封，同時當(dāng)齒輪油加注過多時，腔內(nèi)空氣減少，減速機運行產(chǎn)生的熱量和氣體在腔內(nèi)累積，而空氣的減少使整個腔體可壓縮性減小，腔體壓力增大，隨著運行時間延長，當(dāng)壓力達到一定時，油液即被從骨架油封位置處壓出[1]。

2.1.2 結(jié)合面滲油

圓錐圓柱齒輪減速機以其本體為油箱的飛濺潤滑方式，加大了其結(jié)合面密封性的要求，減速機結(jié)合面處為螺栓連接，連接處的螺栓的緊固力矩不均、密封膠涂抹不均勻、零部件熱處理的變形以及結(jié)合面處的粗糙度都會產(chǎn)生結(jié)合面的滲油，此外部分軸承或軸承室的磨損也會導(dǎo)致相應(yīng)位置結(jié)合面的滲油。

2.1.3 排氣閥處滲油

圓錐圓柱齒輪減速機上排氣閥能夠使減速機箱體齒輪運轉(zhuǎn)過程中內(nèi)產(chǎn)生的熱量和氣體排出，從而降低了箱體內(nèi)的溫度和產(chǎn)生的壓力，對各部零件、軸承、密封件使用壽命起到了保護作用，但排氣閥與減速機箱體連接處密封不嚴(yán)，或異物較多易使得排氣閥附近發(fā)生齒輪油氣滲漏污染減速機機體。

2.2 減速機振動異常

圓錐圓柱齒輪減速機的水平及垂直振動數(shù)值是考量設(shè)備運行狀態(tài)的重要指標(biāo)，鑒于日常運行維護及檢修經(jīng)驗，減速機水平振動、垂直振動振幅值在0.07mm 以內(nèi)為設(shè)備良好狀態(tài)，而導(dǎo)致減速機設(shè)備振動異常的主要原因有以下兩方面。

2.2.1 對輪找中心不準(zhǔn)

對輪找中心不準(zhǔn)是影響轉(zhuǎn)機設(shè)備振動的最主要因素，找中心精度值越高，電機與轉(zhuǎn)機同心度越高，轉(zhuǎn)機運行越平穩(wěn)，振動值越低，要求在日常檢修找正過程中，地腳螺栓處墊片不超過3片，總厚度不超過2mm，對輪間隙不小于3mm，軸向、徑向偏差不得大于0.10mm。

2.2.2 高速軸總成缺陷

南高齒減速機高速軸總成內(nèi)一般由兩套推力軸承及一套調(diào)心軸承組成，由于其獨特的設(shè)計結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致軸承極易發(fā)生軸承跑外瓦等設(shè)備缺陷，日常維護中，結(jié)合減速機振動值超標(biāo)，高速軸附近結(jié)合面滲漏油嚴(yán)重，停運設(shè)備后高速軸有較大徑向竄動余量等特點，即可判定高速軸總成處發(fā)生缺陷。

2.3 減速機異音

減速機異音是圓錐圓柱齒輪減速機較為常見的故障之一，異音分為外部異音、內(nèi)部異音兩種。減速機外部通常與風(fēng)扇、防護罩及降溫管路等附件連接，因此減速機殼體外部附件固定不牢就會產(chǎn)生外部異音。而減速機內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，每級齒輪軸由兩套圓錐滾子軸承固定，齒輪軸與齒輪盤相互嚙合轉(zhuǎn)動，但高速轉(zhuǎn)動達到逐級傳動的過程中齒輪之間相互作用，是減速機內(nèi)部聲音的主要來源。減速機內(nèi)部各軸承間隙過量，齒輪疲勞點蝕、斷裂、齒輪間嚙合不好就會造成減速機內(nèi)部產(chǎn)生異音。減速機異音一經(jīng)發(fā)現(xiàn)要及時查找源頭，盡快處理，尤其是減速機內(nèi)部產(chǎn)生異音，倘若任由異音擴大，輕則導(dǎo)致減速機內(nèi)部軸承、齒輪損壞，重則報廢整臺減速機。

2.4 減速機溫度異常

減速機溫度主要指圓錐圓柱齒輪減速機各軸承等轉(zhuǎn)動部位溫度，其數(shù)值是又一考量設(shè)備運行狀態(tài)的重要指標(biāo)，試運行狀態(tài)下要求減速機30min 內(nèi)各軸承位置溫升不超過70℃，正常運行中減速機各軸承位置溫度不高于80℃，溫度過高會造成軸承抱死損壞，而導(dǎo)致減速機溫度異常主要的原因主要有以下幾方面。

2.4.1 潤滑油

潤滑油的種類選擇與潤滑油的加注量都會影響到減速機的溫度變化，一般減速機采用中等黏度的工業(yè)齒輪油，在東北區(qū)域室外溫度較低則使用以4408為代表，具有突出熱氧化安定性和低溫流動性的合成齒輪油。此外，潤滑油加注量的多少也直接影響到減速機溫度是否正常。潤滑油量不足，減速機內(nèi)部的軸承、齒輪等轉(zhuǎn)動部位無法得到合理潤滑，無法形成良好的油膜，以至于部件出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象；潤滑油量過多，齒輪及軸承等運轉(zhuǎn)部件運行阻力增加，而且潤滑油因不斷攪拌而升溫，散熱空間相對減小，使得由于轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的高溫?zé)崃繜o法得到有效擴散，各轉(zhuǎn)動部位無法冷卻持續(xù)升溫。因此，科學(xué)合理加注減速機齒輪油量才能使設(shè)備在更好的狀態(tài)下運行，而根據(jù)現(xiàn)場實際總結(jié)得出，減速機齒輪油位達到為傘齒輪的三分之一處時為最佳油位。

此外，潤滑油發(fā)生氧化反應(yīng)，或其中混入諸如煤粉等雜質(zhì)顆粒，都將會造成設(shè)備潤滑不良引起設(shè)備溫度異常。

2.4.2 減速機軸承間隙

減速機軸承間隙也是影響圓錐圓柱齒輪減速機溫升異常的主要原因之一，軸承間隙主要分為原始游隙、安裝游隙、工作游隙，其中軸承的工作游隙過小對溫升影響最大，若軸承的工作游隙過小，將導(dǎo)致軸承的滾動體與軸承內(nèi)外圈的潤滑不良，因干摩擦產(chǎn)生大量的熱，同時軸承游隙小在高速轉(zhuǎn)動過程中影響軸承受熱膨脹，導(dǎo)致減速機溫升異常，在長期該工況運行下，可產(chǎn)生軸承磨損、膠結(jié)、軸承內(nèi)外圈脹裂乃至軸承抱死等情況，會造成軸承及減速機的損壞[2]。

2.4.3 減速機齒輪間隙

齒輪嚙合傳動時，為了在嚙合齒廓之間形成潤滑油膜，避免因輪齒摩擦發(fā)熱膨脹而卡死，齒廓之間必須留有間隙，此間隙稱為齒側(cè)間隙，簡稱側(cè)隙。側(cè)隙預(yù)留過小則會影響齒輪間油膜形成造成潤滑不良，導(dǎo)致減速機溫升異常，長時間該工況運行是則會導(dǎo)致齒輪損壞。

3 圓錐圓柱齒輪減速機的故障處理

圓錐圓柱齒輪減速機不同故障的產(chǎn)生原因較多，并非每次單故障產(chǎn)生，時常多發(fā)并發(fā)，因此針對故障的處理方法不盡相同，主要以滲漏油的處理、軸承檢查更換、齒輪檢查更換為主。

3.1 減速機滲漏油處理

圓錐圓柱齒輪減速機運行過程中，發(fā)現(xiàn)減速機有滲漏油現(xiàn)象后首先應(yīng)確定漏泄點位置，其次判定滲漏油量并檢查減速機內(nèi)部油量，最后根據(jù)滲漏位置及不同原因采取不同處理方法，具體見表1。

表1 減速機滲漏油原因及處理方法

3.2 軸承檢查更換

圓錐圓柱齒輪減速機軸承的損壞及其軸向間隙值不標(biāo)準(zhǔn)是造成減速機振動、溫度異常、設(shè)備異音的一大主要原因。因此，在設(shè)備日常檢修及搶修過程中，要加強對軸承的檢查，除檢查軸承是否磨損外還應(yīng)采用塞尺法及壓鉛絲法對軸承的安裝間隙進行檢查，一般情況下軸承內(nèi)套與軸的過盈量為0.02～0.06mm；軸承外套與殼體的過盈量為0～0.02mm，對于可調(diào)整式圓錐滾子軸承，一般應(yīng)根據(jù)表2軸向間隙允許值進行調(diào)整，如果調(diào)整后仍達不到要求應(yīng)更換。

表2 圓錐滾子軸承的軸向間隙

3.3 齒輪檢查更換

圓錐圓柱齒輪減速機齒輪的疲勞點蝕、磨損、膠合、塑性變形及齒輪側(cè)隙不達標(biāo)等問題也是造成減速機振動、溫度異常、設(shè)備異音另一主要原因。因此，在設(shè)備的日常檢修及搶修過程中，要加強對減速機齒輪情況的檢查及其齒輪側(cè)隙的測量，對點蝕嚴(yán)重的（點蝕面積沿齒寬，齒高超過60%）及斷裂齒輪應(yīng)及時更換，對高速軸的圓錐齒輪的側(cè)隙[3]應(yīng)按表3進行調(diào)節(jié)。

表3 圓錐齒輪側(cè)隙（單位：um）

3.4 其他

除上述常用處理方法外，對于因潤滑油質(zhì)、油量導(dǎo)致的減速機溫度異常故障，僅需按更換周期及油質(zhì)油量要求進行換油即可；對于因找中心不準(zhǔn)而導(dǎo)致減速機振動異常故障，則需使用百分表法、塞尺法按要求對減速機重新找正即可。

4 減少圓錐圓柱齒輪減速機故障的預(yù)防措施

4.1 設(shè)備檢查

設(shè)備的檢查，尤其對在不良環(huán)境下工作運行的減速機來說是至關(guān)重要的，對設(shè)備定期檢查、不定期抽查都有利于設(shè)備維護人員對設(shè)備運行情況的掌握，使維護人員不僅能夠第一時間發(fā)現(xiàn)并解決威脅設(shè)備運行的外界因素，更能在減速機發(fā)生故障趨勢過程中盡早知曉，未雨綢繆。此外，通過設(shè)備檢查的手段對設(shè)備異常及早發(fā)現(xiàn)，對設(shè)備故障準(zhǔn)確判斷，更能避免設(shè)備故障擴大化，減少經(jīng)濟損失及人力的浪費。

4.2 保養(yǎng)及潤滑

保養(yǎng)設(shè)備首先要了解設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，減速機設(shè)備內(nèi)部主要以轉(zhuǎn)動軸承及嚙合齒輪組成，因此減速機的保養(yǎng)主要以對轉(zhuǎn)動構(gòu)件的潤滑為主，應(yīng)對減速機設(shè)備進行定期的設(shè)備潤滑，并以潤滑油的定期化驗結(jié)果為指導(dǎo)進行潤滑油的更換，緊抓減速機的換油周期、加油周期，按時按量進行減速機設(shè)備的潤滑，可較好避免其因潤滑油所引起的諸多設(shè)備故障。

4.3 檢修質(zhì)量提升

檢修質(zhì)量的提升能一定程度減少減速機設(shè)備故障的發(fā)生，諸如進行減速機殼體變形、密封膠涂抹均勻，以及使用螺栓的細致檢查，能最大限度避免減速機殼體的滲漏；減速機內(nèi)部軸承間隙、齒側(cè)間隙的精確測量與調(diào)整可更好延長軸承及齒輪的使用壽命；減速機內(nèi)部油封、軸承等備件的合理拆卸、安裝更避免設(shè)備的人為傷害二次缺陷；此外，嚴(yán)把檢修全過程中更換備品備件的質(zhì)量關(guān)，可大幅度降低設(shè)備故障發(fā)生頻率。

5 結(jié)語

當(dāng)前，我國處于“十四五”現(xiàn)代化能源體制改革的重要階段，火電主體地位不可動搖，但“市場煤、計劃電”的現(xiàn)狀使得眾多火電企業(yè)被迫面臨“治虧解困，提質(zhì)增效”的艱難處境。因此，對設(shè)備故障進行及早發(fā)現(xiàn)、有效處理，乃至減少設(shè)備故障發(fā)生，維護設(shè)備穩(wěn)定運行，都會使電力企業(yè)維護成本降低，創(chuàng)造效益增加，進而推動企業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展。