3200m3高炉无料钟炉顶水冷齿轮箱故障分析与维护

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇3200m3高炉无料钟炉顶水冷齿轮箱故障分析与维护范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：唐钢3200m3高炉炉顶齿轮箱是无料钟炉顶的关键设备。高炉炉顶齿轮箱经常发生各种故障， 严重时危及高炉正常生产， 同时缩短齿轮箱使用寿命。笔者经过多年的现场探索和实践， 列举并分析了各种典型故障发生的原因，并提出了相应的维护措施。

关键词：无料钟炉顶 高炉 齿轮箱 维护

1、引言

高炉炉顶齿轮箱是无料钟炉顶的关键设备。该设备运行好坏，直接影响高炉能否正常上料，是保持高炉正常生产的关键。而齿轮箱水冷系统是维持齿轮箱内部齿轮温度正常、实现长寿生产的保障，因此，确保水冷却系统的畅通是非常重要的。

2、水冷传动齿轮箱的工作原理和结构特点

水冷齿轮箱分为标准型和加强型两种，主要区别是在倾动机箱的扇形齿轮上，标准型的扇形齿轮是外齿，加强型的扇形齿轮是内齿，在中心距和齿数相同的情况下，加强型的承载能力更高。上部齿轮箱连接在水冷传动齿轮箱壳体的上面，它带有两个电机（旋转电机和倾动电机），布料溜槽运动的动力就来自上部齿轮箱。当旋转电机动作而倾动电机制动时，上部齿轮箱行星差动使得上下回转轴承作同一速度的转动，上回转轴承带动整个旋转体作旋转运动，布料溜槽随之旋转。大齿圈（A15）与倾动机箱上面的小齿轮（E16）之间无相对转动，这样溜槽便只有旋转而无倾动。当倾动电机动作而旋转电机制动时，上回转轴承不动，下回转轴承通过大齿圈（A15）带动倾动机箱上小齿轮（E16），倾动机箱便有了运动和动力的输入，机箱内的蜗轮（E18）蜗杆（E17）带动倾动轴转动，从而驱动布料溜槽改变倾角。当旋转、倾动两个电机同时动作时，由于行星差动原理，使得上下回转轴承有速度差，这样也使得大齿圈（A15）与小齿轮（A16）之间有相对运动，从而驱动布料溜槽在旋转的同时改变倾角。图1为齿轮箱传动结构示意图。

3、典型故障诊断、分析

3.1典型故障

旋转与倾动电机运转异常分析布料溜槽旋转和倾动时，两电机电流摆动过大，是无料钟炉顶设备典型故障之一。除电机本身故障外，最常出现的故障是由于齿轮箱内温度过高引起的。齿轮箱正常工作温度在55℃以下，最高不能超过70℃。温度再升高时易出现水冷齿轮箱旋转和倾动电机电流过大，并摆动。若温度继续上升，会出现布料溜槽停转或烧坏电阻，如果无限制加大电阻，强迫启动，则易烧毁电机或扭坏传动系统。

3.2旋转和倾动电机电流过大的原因分析

3.2.1连接螺栓断裂。齿轮箱旋转体中部由24个高强螺栓联接，若螺栓强度达不到使用要求、某几个螺栓松动、安装时螺栓相互间的预紧力不均等均有可能造成部分或全部螺栓松动或因受力超过其极限值而切断或长期受较大应力发生疲劳断裂，使得整个旋转体向一边偏斜，造成旋转体、刮水板和密封板擦下水槽，使电机负载过大，电流升高。

3.2.2回转轴承故障。滚动体破碎多是因保持架损坏造成，由于保持架破损，导致轴承滚柱在运动过程中发生错位，个别滚柱的运动状态由滚动变为滑动。并造成滚柱与滚柱之间相互挤压，出现破损，使齿圈的转动严重受阻直致卡死。导致保持架破坏的主要原因是保持架的材料。法国生产的轴承保持架的材料为非金属，原设计是在常温环境下使用的，在高炉炉内的持续60℃以上高温作用下，加速了保持架的老化。另外，长期的轴承不良可能使滚动体磨损加大而提前损坏，并使保持架损坏。

3.2.3炉喉钢圈法兰水平度和波纹度超标，螺栓拉断

主要原因，一是螺栓强度不够，检验螺栓材质为45#钢，没有达到8.8级；二是螺栓紧固受力不均。

3.2.4油和氮气量过大造成的冷却板堵塞故障

主要原因是齿轮箱干油加量和氮气量过大，多余的油脂进入齿轮箱冷却系统，油脂就粘附在冷却管壁上，长期受高温的影响，结成白色固体物将冷却管堵塞。

3.2.5倾动齿轮箱故障

倾动机箱蜗杆轴承外套转动将压盖磨损，造成蜗杆轴承轴向间隙过大，倾动机箱运动时蜗杆上下跳动，将轴承顶死或使蜗轮、蜗杆抱死，导致倾动负载增大，致使倾动机箱固定螺栓振松直至螺栓脱落。此外，倾动机箱漏油蜗轮齿磨损也可能造成齿轮箱倾动电机电流过大。

3.2.6齿轮啮合故障

齿轮箱内有两对啮合的大小齿轮（称为旋转齿轮和倾动齿轮）。当齿轮箱内温度升高时，相互啮合的大小齿轮受热产生一定的径向膨胀，使大小齿轮啮合的齿侧间隙变小。齿轮旋转时，轮齿间相互挤压，从而使旋转电机和倾动电机运转负荷增加。另外，齿轮箱内温度升高时，旋转和倾动大齿轮的环形轴承径向游离间隔减小，并产生微小变形，滚子作用在滚道上的压力增加，使轴承旋转时摩擦力增大，从而引起齿轮箱旋转和倾动电机电流增大。

4、高炉传动齿轮箱维护管理要点

4.1 加强对齿轮箱日常维护。每天注意观察齿轮箱温度并及时调整齿轮箱氮气量和冷却水量；时刻注意炉顶上升管温度变化，要求当炉顶温度超过300℃时必须打水；注意观察氮气进气温度变化，进、出冷却水温度变化；注意观察齿轮箱旋转、倾动电机电流变化；上部差动减速箱油位及双向泵出油情况，检查干油情况（国产改为1次/12min，进口改为1次/30min）；检查旋转、倾动中间减速箱的情况；特别是给油器工作换向是否正常，发现问题及时处理，确保齿轮箱良好。旋转、倾动编码器和倾动开闭器定期检查、处理、调整，保护极限完好可靠。

4.2 利用高炉休风、定修、年修机会安排齿轮箱常规检查和检修，使齿轮箱处于受控状态。

4.3 充分发挥在线监测系统优势，帮助维护检修人员准确判断故障原因。

4.4 加强齿轮箱备件管理。㈠齿轮箱旋转大齿圈轴承一定要采用铜质保持架轴承，不能选用尼龙材质的保持架轴承。㈡国产齿轮箱倾动机箱输出轴易漏油，几天就可漏完，这会造成蜗轮快速磨损，所以要求制造厂家提高备件组装质量并适当改进密封。㈢齿轮箱各部连接螺栓应按设计要求执行，保证螺栓紧固受力均匀，8.8级高强度螺栓应有防松装置，材质符合国家标准。㈣要求制造厂家严格按设计图纸制造确保备件的互换性。

4.5 对关键部位要做到周期性维护，认真做到以下几点：㈠严密监视齿轮箱的三点温度，观察溜槽旋转与倾动电机的电流变化情况。㈡发现齿轮箱三点温度超标，电流波动大时，加大氮气和水的流量。㈢顶温过高时，应采取措施，如炉顶洒水等，通过工艺操作控制顶温。另外，外部增设喷水冷却，以减轻法兰面的变形。

5、结语

由于高炉生产是连续性的， 一旦发生事故后， 必须在高炉休风和赶走煤气的情况下处理， 对高炉生产影响较大， 因此正确诊断出故障， 制定有效的处理方法， 是提高工作效率的惟一途径， 同时要根据现场的实际情况， 不断改进和创新我们的思维， 找出最佳途径。几年来的生产实践表明，对炉顶水冷齿轮箱的维护，必须严格遵守无料钟炉顶设备维护规程，提高设备检修质量，加强日常点检，绝不能忽视设备运行的微小劣化趋势。

参考文献：

[1] 雷继尧，何世德. 机械故障诊断基础知识[M]. 西安：西安交通大学出版社，1989

[2] 谢江华，高立新. 高炉布料器齿轮箱回转支承故障诊断[J]. 湖北工学院学报，2004.

[3] 董英斌，高立新，孙勤刚等.高炉炉顶大型齿轮箱监测诊断系统[J]. 北京科技大学学报，2000，22 （3） ：278-280.