煤气化制气装置灰浆贮槽减速器故障分析

曾立林

(云南大为制氨有限公司 设备技术部，云南 曲靖 657800)

1 灰浆贮槽减速器结构

煤气化灰浆处理系统的灰浆贮槽主要作用是将来自澄清槽底流泵的稀泥浆在灰浆贮槽中加速沉淀，上部的清水溢流到渣水收集罐，底部增浓为25%含固量的泥浆(送去真空带式过滤机过滤)，贮槽内的灰浆通过灰浆贮槽刮泥机传动减速机构带动搅拌器搅动[1]。该减速机构(见图1)包含两组减速器，两级减速，第一组为涡轮蜗杆减速器，第二组为圆柱齿轮减速器。搅拌器主轴可通过提升减速机构上下移动，控制转轴负荷。

图1 灰浆贮槽减速机构结构

2 故障简述

2020年1月25日16∶10，灰浆贮槽减速机在线转速监测点转速值由 6.5 r/min 突降为0(停止运行)，同时查看减速机在线电流监测值，电流由 7.6 A 降至 5.9 A 左右。立即进行现场检查，发现减速机构电机在运转，但搅拌器未运转。检修人员检查发现，涡轮蜗杆减速器失效。进行整体更换后，工艺进行启动，将搅拌器提升至 50 cm(最高行程 52 cm)，但多次启动均发生过载跳车。

1月26日，将灰浆贮槽液位拉低至57%左右，再次启动减速机构。启动后电流达 11 A 左右，过载跳车。减速传动机构现场发生异响及振动异常。对其进行解体检查发现，涡轮蜗杆减速器涡轮根部断裂，圆柱齿轮减速器小齿轮断齿严重(见图2、图3)。

图2 涡轮蜗杆减速器损坏涡轮

图3 圆柱齿轮减速器损坏小齿轮

3 原因分析

本次减速器传动机构损坏严重，第一级涡轮蜗杆减速器涡轮根部断裂，第二级圆柱齿轮减速器小齿轮断裂六根齿[2]。本文从以下几个方面进行原因分析。

1)异物进入油箱情况

若异物进入油箱，卡在齿轮啮合部位，启动时会造成齿轮过载，损坏传动齿。拆卸涡轮蜗杆减速器压盖，排油检查，油箱底部存在油泥，但未发现能造成传动机构涡轮蜗杆卡死的硬质异物，且传动齿表面光滑，未见异常磨损。整体吊开圆柱齿轮减速器小齿轮轴，排油检查齿轮油箱，底部同样存在油泥，未见能造成传动齿轮卡死的硬质异物，且大齿轮传动齿面未见异常磨损，但小齿轮断六齿。

从油箱检查情况，可以排除硬质异物进入油箱造成的传动机构卡死。

2)搅拌器启动初始位置情况

该搅拌器启动前，需先通过提升机构将搅拌器提升到最高行程位置，以确保处在负荷最低的情况下启动。运行正常后再缓慢将搅拌器下降，同时监测电流变化，避免过载。与现场工艺操作人员交谈，更换涡轮减速器后的多次启动，搅拌器均处于最大行程位置，因此，可排除因启动初始位置异常原因造成的过载跳车。

3)搅拌器负荷情况

①搅拌器刮板叶片

该搅拌器刮板叶片直径 8100 mm，两叶。刮板叶片通过拉杆用螺栓固定在转轴上，若固定螺栓腐蚀脱落，则会造成搅拌叶片松脱，卡死转轴。排完贮槽内部介质后拆卸人孔，冲洗干净后检查，未发现叶片脱落、断裂，连接螺栓完好，因此可排除搅拌器叶片故障造成减速器异常损坏的情况。搅拌器叶片结构见图4。

图4 搅拌器叶片结构

②工艺介质

该贮槽内主要介质为灰浆水，含固量25%，通过搅拌器搅拌，防止灰浆沉积凝固。从运行情况来看，1月24日10点开始，减速机构电流逐渐缓慢增长，负载一直在增加，持续到25日，减速器跳车。

现场测量贮槽侧壁温度，从贮槽底部往上 1 m 左右，温度(35 ℃ 左右)明显高于贮槽其他位置。根据工艺操作经验，贮槽内灰浆已发生沉积，且沉积层厚度至少在 1 m 以上(期间下放搅拌器，搅拌器提升减速器中分面螺栓部分断裂，说明灰浆沉积层已开始硬化，搅拌器已不能正常下降)。而搅拌器的提升行程最大 52 cm。提升至最大行程已无法脱离灰浆沉积层，搅拌器叶片被灰浆沉积层固定，随后多次启动多次过载跳车。对贮槽内介质彻底进行清理，设备启动后运行正常，电流恢复到正常值。由此可见，贮槽内灰浆层的沉淀厚度过高是造成搅拌器无法运转、减速器过载损坏的主要原因[3]。

4)操作情况

1月25日，第一次跳车，造成涡轮蜗杆减速器损坏。检修人员现场更换了新的涡轮蜗杆减速器，工艺人员现场多次启动，均因电流过载跳车。随后，将澄清槽底流泵出口部分打料至事故渣池，部分进灰浆贮槽，同时泥浆槽底流泵高频率连续进行倒滤饼，降低灰浆贮槽液位。直到26日，灰浆贮槽液位在57%左右，再次尝试启动灰浆贮槽刮泥机，启动后电流将近 11 A，同时减速器发生异响及过大振动，检查发现圆柱齿轮减速箱小齿轮断齿严重。

在更换新的涡轮蜗杆减速器后，工艺人员启动设备，在设备发生过载跳车后，未及时进行故障彻底排查，仍然进行多次启动，也是造成减速器损坏的主要原因之一。

综合以上分析，造成两组减速器损坏的主要原因是：①贮槽内灰浆沉积层厚度过高，搅拌器叶片被介质固定，无法运转，多次启动后减速器传动齿轮过载损坏。②在更换新的涡轮蜗杆减速器后，工艺人员启动设备，在设备发生过载跳车后，未及时进行故障彻底排查，仍然进行多次启动，最终造成圆柱齿轮减速器小齿轮二次损坏。

4 改进措施

为避免再出现类似故障，采取以下处理措施：

1)修改灰浆贮槽刮泥机搅拌器主电机电流报警值，由原来的 8 A 修改为 7 A。发现电流高报(电流值 7 A)后，及时进行现场检查，并将搅拌器逐渐向上提；待电流下降到 6.5 A 以下再逐渐将搅拌器放回原位，并加大泥浆槽底流泵输送频率。

2)将灰浆贮槽搅拌器电流值设置到“煤气化装置重要参数一览表”中进行实时监控，同时加强巡检，并将灰浆贮槽刮泥机搅拌器主电机电流值在班长交接班中“关键过程监控”进行交接。

3)以此为例，操作人员需加强设备操作学习。

经过电流参数调整及操作模式优化后，设备各项运行参数正常，满足工艺长周期使用要求。

5 结束语

经过此次处理，灰浆减速机构已恢复正常运行。在此次故障原因分析和处理过程中，得到以下心得体会：①当设备发生故障，不能只看到表面原因，哪里坏修哪里，还应找到产生此故障的根本原因并进行彻底解决。②提高设备重视程度，任何设备都是生产的基础，以此为例，加强各方面的学习，避免再出现此类情况。