齿轮箱冷却系统改造
2014-12-21张义兵王铎
张义兵 王铎
1.浙江信汇合成新材料有限公司 浙江嘉兴 314201
2.浙江传化合成材料有限公司 浙江嘉兴 314210
前言
齿轮箱是一种动力传达结构，它可以将电动机转速转换为生产需要的转数，在目前用于传递动力和运动的结构中，齿轮箱的应用相当广泛。
我公司丁基橡胶聚合釜齿轮箱为底搅拌模式，齿轮箱为厂配进口某齿轮箱，由于工艺工况特殊，从投用开始，齿轮箱多次出现问题。经过分析，发现损坏原因是齿轮箱内部润滑油温度过高导致润滑油失效，从而造成齿面干磨点蚀损坏。针对这种情况，我们根据现有工作环境，投用一台冷却水站，更换冷却介质，通过泵加压，对齿轮箱进行冷却，最终降低了齿轮箱温度，延长了齿轮使用寿命。
一、现状介绍
1.齿轮箱工作状况及相关参数
齿轮箱型号：BA5018.03.00-BA73001208，输入功率250kw，传动比6.5，润滑油加入量62L,润滑油牌号：ISOVG220。
2.齿轮箱散热方式：
齿轮箱通过循环水换热，使齿轮箱内的润滑油降温，循环水上水和回水管线均为3/4"，进水温度33℃，压力4bar，回水温度45℃，压力2bar。
3.冷却水工艺状况及临时采用对策：
循环水杂质较多，管线入口加装过滤器，每周清理一次。但是齿轮箱在运行时，内部油温高达110℃，高于润滑油变质温度100℃。设备过夏运行时，我们采取更换粘度更高的ISOVG320润滑油来替代原有ISOVG220润滑油；随着循环水管线逐渐阻塞，压差变小导致流量减弱，换热效果差，也采取回水管直排地沟的方式来降温，浪费大量循环水。
二、原因分析
这是齿轮箱齿轮损坏图片
导致齿轮使用寿命短原因有以下几个方面：
1.循环水洁净度差，循环水中杂质较多，并且高温导致管内壁结垢，导致管线阻塞，流速降低，换热效果变差。
2.循环水压力较低，回水和进水压差小，换热需要的冷却水量不足。
3.齿轮箱体内部长期温度高于设计温度100℃，导致油品变质。
4.温度高使得齿轮啮合间隙偏离设计值，并且伴随有轴承损坏。
综上而言，齿轮箱损坏主要是因为润滑油失效，齿轮在无润滑的状态下工作，啮合面之间的相互作用，相互摩擦，高温又使得啮合间隙变大，使齿面点蚀或胶合形成加快，随着时间加长，导致齿轮损坏。而润滑油失效主要是因为冷却水冷却效果差。
我们要从根本上解决这个问题，必须从冷却水方面入手解决，更换洁净冷却介质，同时增加冷却水量。
三、改造措施
针对现场工作环境，从以下几个方面考虑：
1.节约成本，对现场设施利旧改造，在成本上节约。
2.工艺水（蒸汽凝液）比较洁净，经过冷却温度能满足需求。
3.引用泵彻底解决冷却水量不足问题。
利旧改造了一台工艺水站，用30℃的工艺水进入齿轮箱，经过齿轮箱换热水温达到80℃，回水经过换热器换热，温度再降低为30℃，循环提供聚合釜齿轮箱换热冷却，工艺水通过泵加压，并联进入3台齿轮箱，单线流量达到0.8m3/h，压力约6bar，通过盘管冷却降低齿轮箱温度，这次改造以后，3台齿轮箱温度皆能控制在65℃以后，达到生产需求。
换热器采用用低温水来降低工艺水温度，低温水进水-15℃，回水20摄氏度。冷却齿轮箱工艺水进水80℃，出口30℃。
四、效果对比分析
1.改造使得齿轮箱在运行时温度从110℃降低为65℃。
2.齿轮箱的故障率大大降低，从投用后的连续2年内，没有因为齿轮箱温度高造成的齿轮箱故障。
3.维护方便，可靠稳定性更好，只需要运行初期水运清理一次泵入口过滤器即可，而后一年清理一次。
4.高温夏季无需更换更高粘度的润滑油。
5.齿轮箱温度控制在65℃左右，齿轮箱齿轮寿命延长，齿轮箱故障率降低。
结论
在丁基橡胶行业，由于工艺生产工况比较特殊，在设计时，没有考虑完全冷却问题，设计冷却方案不足，我们根据实际情况，科学计算，最终找了原因，采用洁净的冷源，使用循环水站强制冷却，解决了工程问题。
在我们的现实工艺条件中，由于现场问题复杂性，工况的复杂性，包括从成本上考虑，我们应本着灵活运用各种冷却方案，各种冷却方案结合，以达到高效，节能，长周期运行。
[1]GB/Z19414-2003工业用闭式齿轮传动装置.
[2]SHS010002-2004石油化工设备润滑管理制度.
[3]SHS010001-2004石油化工设备完好标准.
[4]化工机械设计手册.
