BBD4360磨煤机齿轮磨损严重造成振动大的原因及解决方法

BBD4360磨煤机齿轮磨损严重造成振动大的原因及解决方法

卜俊涛

阜阳华润电力有限公司安徽阜阳236000

摘要：分析磨煤机大齿轮发生断裂、磨损的原因，针对对齿轮进行参数性能分析，采用严格的焊接工艺措施及较高的预热温度和焊后热处理。大小齿轮的啮合通过精心打磨，使齿面接触达到规范要求，并提出相应的日常维护措施，通过对大齿轮喷淋系统进行分析合理调整喷淋时间从而达到齿轮润滑要求，进行淬火修磨处理提高齿轮硬度避免断齿，节约成本，提高设备可靠性，降低非计划降出力。

关键词：硬度、啮合、热处理、磨损、修复

阜阳华润电力有限公司2×640MW机组锅炉制粉系统为正压直吹式制粉系统，磨煤机是上海重型机器厂生产的型号为BBD-4360双进双出钢球磨煤机，每台磨煤机筒体上配置一套大齿轮传动装置。两台机组分别于2006年3月份、6月份相继投入商业运行。机组运行中特别是在每次机组启动时磨煤机经常出现小齿轮和减速机附近振动大，振动最大值可以达到20丝左右，一般运行一周左右振动才趋于稳定，磨煤机出现振动不利于机组安全运行，2017年6月检查发现1C磨煤机大小齿轮在启机后磨损较快（如下图），因此非常有必要对磨煤机的振动进行消除。

因1C磨煤机小齿轮磨损严重，在后期检修过程中对小齿轮翻面处理，运行两年后再次磨损严重，目前已处于报废状态，无法继续使用。

原因分析：

1、大小齿轮材质与力学性能：大齿轮的材质是ZG35CrMo钢，是Cr-Mo系列的中碳调质钢，钢中的Cr、Mo使热强度获得显著的提高，广泛用于轴承、齿圈、齿轮等。材料的化学成分以及力学性能分别见表1、表2和表3：

2、大小齿轮的硬度要求：我司磨煤机大齿轮硬度要求为240-280HB，小齿轮硬度为280-320HB。实际测量大齿轮硬度只有HB200左右，小齿轮硬度基本都在范围以内。因此，本来大小齿轮应该是同步磨损的，但根据现场实际情况检查，发现大齿轮啮合面磨损较严重。

3、由于锅炉实际燃用煤种与设计煤种发生了较大的改变，且原煤中掺杂有大量的贫瘦煤、煤泥和石块，磨煤机很难将其磨成粉末带出磨煤机，其大量滞留在磨煤机中，加重了设备的荷载，减少了磨煤机的有效容积，造成磨煤机的有效出力减小。因此为了增大磨煤机的出力，维持负荷有较大调节余量必须增大钢球数量，齿轮载荷增加使齿轮磨损、起泡、点蚀加剧，启停磨煤机和煤泥与贫瘦煤的使用使大小齿轮温度升高、油膜破坏产生弯曲载荷，在齿廊和齿根圆角过渡区产生应力集中，产生的应力超过齿轮材质耐久强度将产生磨损加剧并形成裂纹导致齿轮断裂。

4、齿轮传动设计为单侧驱动的开式结构形式，齿面硬度低，单承受载荷较大运行中产生局部塑形变形，在低速重载传动中因为啮合区域温度升高引起润滑失效无法形成润滑油膜，两齿面相对运动时形成沟纹。磨煤机长期漏粉周围环境中的灰尘、颗粒进入齿面引起磨粒性磨损。

5、大小齿轮润滑油高级重负荷工业齿轮润滑剂，喷淋时间为15分钟喷淋15秒，每台磨月消耗约120kg。此种油粘性大不易清理，煤粉进入后极易造成润滑不良导致大小齿轮温度偏高齿轮振动逐渐增大、应力集中齿面发生塑性变形引起波浪形变形，污油箱废油无法清除，齿面润滑油流动性较差，粉.油混合在齿面和齿轮根部成块状，造成齿轮大齿轮磨损较快、大小齿轮冲击振动加剧。

解决方式：

1、此次A修前，对四台磨煤机大小齿轮检查发现四台磨煤机大小齿轮均磨损严重，为解决振动超标的问题，对#2炉四台磨煤机大齿轮进行翻面处理，小齿轮未翻过面的进行翻面，已经翻过面且磨损量超过标准的更换新的小齿轮装置。

2、大小齿轮齿面硬化处理：在调查中我们发现，我司磨煤机大齿轮齿数262，齿面硬度HB240-280，实际硬度只有HB200左右；小齿轮齿数28，齿面硬度HB280-320，大小齿轮热处理层3mm以上，正常投运2年后便出现齿轮磨损恶化的情况。因此经对比、分析，造成上述情况的根本原因是磨煤机大、小齿面硬度偏低。由于齿轮硬度低、强度差，在重载运转中齿面产生塑性变形，从而在齿面上形成阶梯、点蚀，且齿轮磨损较快。而提高齿轮硬度、增强齿面强度是解决问题的有效途径。要提高齿轮硬度、增强齿面强度就需要进行适当的热处理。因此，为保证机组安全、稳定的经济运行，提高磨煤机齿轮的使用寿命，减少齿面磨损，对磨煤机齿轮进行修复及表面强化热处理能起到良好的减振效果。#2炉A修中，通过对磨煤机大、小齿轮热处理使硬度达到HB380～500，且硬度均匀，在节圆处淬硬层厚度不小于3mm，齿面无裂纹、无变形，大齿轮寿命延长1.5-2倍。

3、磨煤机啮合间隙的调整：#2炉磨煤机A修中，通过严格控制以下数据，使磨煤机齿轮啮合达到优良，主要包括：齿轮与罐体法兰结合面在圆周应全部严密接触，其局部间隙最大≯0.10mm。齿圈的径向跳动不大于节圆直径的米数乘以0.25mm（1.55mm）；轴向跳动不应大于节圆直径的米数乘以0.35mm（2.71mm）；大小齿轮齿侧接触率沿齿高方向不得少于40％，沿齿长方向不得小于50％，接触面趋近于齿面中部，齿顶和两端棱角不允许接触。用塞尺或压铅丝法检查齿侧间隙0.18mm～0.24mm。大小齿轮不平行度公差不大于0.05。

4、喷射油的定期清理与更换：磨煤机喷射油如果油质变差，或者进行煤粉，将直接导致大小齿轮磨损加剧，出现齿轮点蚀和凹坑等情况，不仅减短齿轮使用寿命，对磨煤机的安全运行也造成很大影响，严重时将会导致磨煤机振动变大或者磨损加剧。因此，在2A修过程中，对磨煤机大齿轮处的密封进行全部更换，漏点重点处理，根据目前运行状况，四台磨煤机均运行良好，振动最大值在2D磨减速机水平端6.8丝。

结束语：

通过上述措施处理后，结合2018年3月份我司磨煤机A修后运行情况表明，大小齿轮运行状况良好，齿轮未发生断裂损坏，磨损明显减慢，保证了机组正常运行，提高了经济效益。

参考文献：

1、《QFYCRP-FP-105.013-2014锅炉检修规程》

2、《超超临界机组锅炉设备安装》-中国电力出版社