该设备运行稳定、可靠性较高,但在 2007 年 8 月却发生了一起严重损坏事故,不仅严重影响公司的发电量,而且导致公司支出近 50 万元维护费用。 1 设备概况 KMP250 型减速机是根据美国 CE 公司 HP 磨煤机的特殊工作要求研制的。 KMP 系列减速箱级为渗碳淬硬后高精度刮削的螺旋伞齿轮副,第二级为行星齿轮传动。 其中太阳轮和行星轮均为淬硬后磨齿,内齿圈为高强度调质范成法铣齿。 轴类零件上安装了工作寿命较长的 FAG 滚动轴承。 来自磨煤机的巨大轴向载荷由一套 ( 12 块) 安装在减速箱上部的自位扇形止推滑动轴承承受。
箱体采用焊有加强筋的焊接结构,保证承载时的强度和钢度要求。 KMP 系列减速箱配有单独的供油装置进行润滑和冷却,经过滤并冷却的润滑油由减速箱内喷油管喷向所有齿轮和轴承[1]。
磨煤机、减速机及油泵的主要技术参数见表 1 ~ 表 3。 2 损坏过程2. 1 事故前状态事故前 10 天,减速机输入轴油封处发生渗油情况,其它无异常。 2. 2 损坏过程的发展 2007年8月10日,该磨煤机本体内部发生强烈振动。 经检查发现 级煤粉分离部位起防磨作用的导向衬板脱落并损坏近半,风环调节罩有两片脱落、两片严重变形卷曲并与导向衬板刮磨。
当时因负荷紧张,经清理内部杂物、检查处理后继续转磨,磨煤机投入运行后异常声音明显减轻,计划在调整煤质后进行检修。 8月14日,该磨煤机减速机异常声音加重,并且对轮处尤为突出。 经停磨检查发现膜片厚度方向已断裂 3/4,对轮膜片把合螺丝大部分松动。
当时分析异常声音的产生是膜片或减速机内部损坏引起,在采购膜片备件期间,一方面对磨煤机内部脱落的衬板和调节罩进行处理,另一方面请厂家来人确认减速机故障并指导相关工作。 8月17日,新膜片到货后联接试转,发现减速机异常声音情况仍严重,判断机器内部已有损坏,立即停磨。 检查油站滤网,发现油中含有大量金属粉末,确定减速机内部轴承或齿轮已损坏,立即对减速机进行检查。 2. 3 损坏结果 对该减速机输入轴拆卸后,发现大伞齿轮发生严重打齿、断齿现象,输入端伞齿轮轴齿轮上有大片磨损麻点,输入端伞齿轮轴的两组轴承和大伞齿轮上的轴承均烧损。 经过近 70 天的维修,设备返回并投入运行。 这次事故不仅严重影响公司的发电量,而且因损坏较重导致公司支出近50 万元维护费用。 3 损坏原因分析 从设备检修和维护的角度进行分析,一般情况下引起减速机齿轮和轴承严重损坏的原因可分内部原因和外部原因。 内部原因主要有 设备本身质量存在问题、润滑不良、长期存在的某些缺陷没有得到及时处理 ( 如振动、轴承超温、异常声音等)和安装工艺不佳等。 外部原因有 与减速机相连的驱动电动机故障和工作机故障等。
3. 1 内部原因a. 设备本身质量原因 减速机最常见、最容易发生的故障是轮齿剥落、点蚀、掉块和断齿,对低速级的齿轮,掉块、断齿现象最为频繁。 在设备损坏后,检修人员认真检查了损坏齿轮的断面,并没有发现明显的铸造、加工方面的缺陷。 并且考虑设备投运已 2 年多的时间,设备投运后运行一直相对稳定,没有出现过轴承温度高、振动大等与设备本身质量原因引起的异常情况,因此根据实际运行状态分析,设备本身质量不良而导致损坏的可能性可以考虑排除。 b. 润滑不良 减速机润滑系统的质量直接影响减速机的使用寿命,如轴承发热甚至烧毁,齿轮点蚀、胶合甚至断齿,输入轴、输出轴轴端漏油,减速机发烧等均与减速机润滑系统密切相关[3]。 据统计,在国产大型立式行星齿轮减速机使用过程中,由于润滑不良而导致的减速机故障达 50% 以上。 造成润滑不良的原因有系统堵塞、管道漏油导致低油位、润滑油温过高或过低导致的油压和粘度的变化、润滑油品质差和供油泵故障导致供油中断等。 经对常见润滑不良的原因进行逐项排查,发现本事故仅与润滑油质不良有一定关系。 设备损坏后对油品进行检验,发现粘度降低较多,由 320 降至220,并且油中含杂质较多。 因现场磨煤机的石子煤人工排放对设备污染较为严重,致使油质劣化加快,不合格的油质加速了轴承和齿轮的磨损,但这种情况导致设备损坏的过程应是缓慢发展的,并且呈逐渐加重趋势。
从本例中减速机突然振动情况来看,润滑油质不佳应该是引起该损坏事故的原因之一,但非主要原因。
c. 长期存在的某些缺陷没有得到及时处理 长期运行后齿轮和轴承磨损等原因会导致设备产生振动,而长期振动又会导致内部紧固件松动从而促进振动的加剧。 同样,长期运行的轴承因润滑不良或磨损等原因,会发生温度升高的情况。 这些异常情况如不能得到及时处理,将会使设备的不良状况愈演愈烈,最终将导致设备的严重损坏。 本例中,振动情况发展较快,异常声音情况突出,并且在一次试转后,发现轴承温度明显升高,这说明振动、轴承温度升高及设备的异常声音等虽不是长期发展的结果,但事实上这些异常现象已反映出设备在不同阶段已有不同程度的损坏。
本例中,因相关技术人员缺少减速机异常声音的辨别经验,没能及早判断出齿轮啮合方面的问题,最终导致设备的损坏。 因此,在发现设备有异常状况时应及时排查,否则有可能造成不可预计的后果。 d. 安装工艺不佳 中心位置不良是导致转动设备发生故障的重要原因之一。 减速机及电动机的中心线位于同一条轴线上才能使减速机的齿轮处于良好的啮合状态,使设备运行平稳。 如果电动机与减速机的中心线不在同一条轴线上,运行中减速机的输出轴会产生一个很大的斜拉力,导致高低速轮啮合面减小,增加了轮齿的偏载负荷。 两端轴承处产生转角,齿轮长期严重偏载运行,这也是减速机发生齿轮掉块、断齿等故障的一个重要原因[2]。 该设备损坏后,对原始安装中心进行校对,发现存在中心不良的问题,其轴向和径向分别有 0. 4 mm 和 0. 7 mm 的偏差。 因此中心在原始安装时位置不佳,给日后设备的损坏埋下了一定的隐患。 减速机是原动机与工作机 ( 磨煤机) 之间独立的闭式传动装置,主要用来降低转速并相应地增大转矩[4]。