高炉水冷传动齿轮箱漏水故障分析与处理

供稿|陈先利， 李增生， 刘国军， 陈虎，史剑 / CHEN Xian-li， LI Zeng-sheng， LIU Guo-jun， CHEN Hu， SHI Jian

高炉水冷传动齿轮箱是高炉正常布料与生产的关键设备。安阳钢铁股份有限公司炼铁厂2#高炉炉顶布料齿轮箱(以下简称齿轮箱)水冷管系自2011年3月份以来出现内部漏水现象，主要表现为：齿轮箱调压水箱液位异常下降，下降速度为80 cm/h(设备正常时调压水箱液位下降速度仅为1 cm/h)，补水周期为10 min(正常补水周期长达4 h)，造成水力资源严重浪费并加重了岗位工人的劳动强度，为高炉炉顶设备安全运行埋下隐患，严重时危及高炉正常生产。

图1 改造前齿轮箱水冷系统

齿轮箱水冷原理

齿轮箱水冷系统的作用是降低齿轮箱体内部设备环境温度，保证箱体内部设备始终在小于70 ℃的工作环境下工作，其水冷原理如下图1(攻关改造前)所示。调压水箱中的水经水冷泵抽出经过过滤器对水中杂物进行过滤后进入换热器，进行降温后由冷却水管进入齿轮箱上水槽，上水槽中的冷却水经过水冷板后吸热，水温上升，经过下水槽流出齿轮箱，最后经回水管道流入调压水箱中。水箱当中的水再次被水冷泵抽出进入水冷管系，如此反复循环从而保证齿轮箱内部设备处于正常工作状态。

故障分析

根据上述图1水冷原理，造成齿轮箱调压水箱液位下降原因分析如下。

(1) 齿轮箱水冷管系调压水箱下部两个排污阀A和B，该阀如果关闭不严时可直接导致水箱液位下降。另外，过滤器底部排污阀C若关闭不严时，会造成调压水箱水流量Q进＜Q出，同样会造成调压水箱液位下降。

(2) 齿轮箱本体与调压水箱之间的均压管道如果发生堵塞，会影响齿轮箱冷却回水管回水不畅造成齿轮箱下水槽中的水沿水槽内沿溢入高炉，同样引起调压水箱水流量Q进＜Q出，造成水箱液位下降。

(3) 齿轮箱上、下水槽堵塞对调压水箱液位下降造成的影响。根据水冷原理图和上、下水槽结构图可知，上水槽发生堵塞后，造成水槽排水不畅引起液位升高后通过水槽内沿溢入高炉内部，造成调压水箱液位下降。同理，下水槽若发生堵塞后，同样会造成水槽排水不畅引起水槽液位升高后通过水槽内沿溢入高炉内部，造成调压水箱液位下降。

(4) 齿轮箱内部水冷板(共8块)管路内壁若发生结垢或堵塞后，同样会造成上水槽排水不畅引起水槽液位升高后通过水槽内沿溢入高炉内部，同样会造成调压水箱液位下降。

故障排查及解决方案

故障排查

根据以上可能原因逐步进行排查。

(1) 经检查，齿轮箱水冷管系调压水箱底部两个排污阀A和B以及过滤器底部排污阀C在关闭状态下排水管道均未见漏水现象，说明上述3个排污阀关闭性能良好。故调压水箱和过滤器底部3个排污阀对造成调压水箱液位下降的影响排除。

(2) 检查及分析判断齿轮箱本体与调压水箱之间均压管道发现管道轻微堵塞，利用水力冲洗(检修时)和振打(生产时)相结合的方式进行了疏通。

(3) 清洗齿轮箱上、下水槽，发现上水槽内存留由水和荒煤气混合形成的块状水垢较多，现场制作特种工具取出并冲洗。具体水垢照片见图2。

图2 上水槽水垢实物照片

(4) 水冷板酸洗。利用高炉定修机会对齿轮箱内部8块水冷板单独进行酸循环清洗，酸洗原理见下图3。酸洗液配比为：10%氨基磺酸和2%盐酸。

图3 水冷板酸洗原理图

设备改造

在对下水槽打盖清理的基础上，为防止日后生产过程中再次形成的大块水垢脱落后堵塞下水槽和4个排水管道引起的下水槽炉内漏水，利用高炉定修机会，分别在齿轮箱下水槽4个排水管道弯头处各增装1套反吹DN25球阀及短节(如图4中的13和14)。高炉在正常生产时，若下水槽发生大块水垢脱落堵塞引起水槽炉内漏水现象时，可以实现在高炉不休风的情况下利用现场高压氮气对下水槽4个排水管反吹击碎内部水垢，从而消除齿轮箱下水槽炉内漏水隐患。

图4 改造后齿轮箱水冷系统

运行效果及经济效益分析

通过采取以上措施，效果立竿见影，调压水箱补水周期由处理前10 min提高到原设计240 min以上，且至今两年以来运行一直比较稳定。

日节约工业净化水量：3456 m3，折合费用：1.38万元，年节约工业净化水费用：504.57万元；

大幅降低了工人劳动强度；

促进高炉炉况顺行，降低生铁成本。(隐形费用，无法具体算出)

结束语

设备的养护如同现实生活中人服用保健品一样，注重设备的日常保养工作，在高炉布料齿轮箱水冷管系运行正常的情况下，做好定期对水冷管系酸洗除垢工作，为高炉设备正常运转提供可靠的保障。