冷卻塔通風機的葉片轉(zhuǎn)向與齒輪傳動

冷卻塔通風機的葉片轉(zhuǎn)向與齒輪傳動

1調(diào)整葉片角度我廠26臺塔架通風機在降低環(huán)水循環(huán)溫度方面發(fā)揮著重要作用。這些裝置可以通過改變?nèi)~片的角度來調(diào)整風和風，并將工藝過程調(diào)整到最佳狀態(tài)。每年冬季的通風機運行主要是以反轉(zhuǎn)為主的方式,雖然可以解決冷卻塔的結(jié)冰問題,但是給通風機帶來的負面影響較大,直接的影響是造成變速齒輪故障率升高,影響正常運行。2主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)2.1齒輪傳動的設備特點冷卻塔通風機屬于大型軸流式風機,一般由減速機、傳動軸、輪轂、膜片、葉輪以及電動機等其他附件組成(見圖1),屬于長軸+聯(lián)軸器+變速箱+電機的傳動方式,其特點是設備體積大、風量大、出口風壓低及回轉(zhuǎn)半徑大。齒輪傳動系統(tǒng)一般采用二級減速,一級齒輪傳動方式為螺旋錐齒輪傳動,聯(lián)接輸入軸;二級齒輪傳動方式為圓柱斜齒輪傳動,聯(lián)接輸出軸。大錐齒輪和小斜齒輪共用中間軸,減速比為11.5。2.2葉輪直徑加快葉輪額定轉(zhuǎn)速(輸出軸轉(zhuǎn)速):127r/min輸入軸轉(zhuǎn)速:1470r/min額定功率:180kW葉片數(shù):10片葉輪直徑:9144mm葉片安裝角度:13°～17°風量:3.14×104m3/h全壓:186Pa3百葉窗冷卻系統(tǒng)由于我廠地處東北地區(qū),冬季氣候寒冷,室外最低氣溫可達-30℃左右,塔內(nèi)外溫差可達70℃,冷卻塔內(nèi)充斥著大量高溫和潮濕的混合蒸汽,不斷地向四周擴散,百葉窗是塔內(nèi)濕熱氣體與塔外低溫環(huán)境的分隔處,當濕熱蒸汽到達百葉窗時,遇冷空氣凝結(jié)成水,附著在百葉窗及其它部件上,凝結(jié)成冰。同時循環(huán)水垂直落下,濺在塑料薄膜和板條填料上形成水滴,飄散在空中,風吹造成一定的向塔外漂移量,經(jīng)過百葉窗時,有一部分也會附著在百葉窗上結(jié)成冰層,久而久之,冰層加厚并逐漸增大成冰塊,一旦負重落下,會造成部件損壞,威脅冷卻塔的穩(wěn)定性及造成人員受傷。這種情況,須全部打開水平擋板,使風機反轉(zhuǎn),當葉輪旋轉(zhuǎn)時,在葉輪的作用下,蒸汽壓力增加并沿軸向由上向下加速流動,暖風會從百葉窗排出,加熱冰層,由此可使冰融化,達到正常生產(chǎn)的目的,因此冬季風機反轉(zhuǎn)是我地區(qū)風機運行的一種主要和獨特的方式。4齒輪鎖的工作環(huán)境4.1齒輪油潤滑控制風機變速箱屬于閉式齒輪系統(tǒng),通過排氣孔與外界相通。所用潤滑油為L-CKC150工業(yè)閉式齒輪油,每臺加油量為110升,潤滑油粘度為143mm2/s,機械雜質(zhì)不大于0.0067%,閃點不低于250℃。箱內(nèi)潤滑采用油池浸浴和甩油流動潤滑相結(jié)合的方式,箱內(nèi)保持一定的貯油量。夏季運行時,箱內(nèi)油溫一般在40～55℃之間。4.2不同溫度對循環(huán)水蒸發(fā)量的影響冷卻塔內(nèi)為高溫、潮濕的混合氣體,溫度受回水溫度和外界氣溫影響而不斷變化,一般回水溫度在34～38℃之間,在夏季高溫季節(jié)塔內(nèi)溫度可接近40℃,循環(huán)水蒸發(fā)量為632t/h,漂移量為1.5t/h,塔內(nèi)相對濕度為80%～85%,風壓載荷為540Pa。5風機齒輪檢查情況為了進一步說明冬季風機運行對齒輪造成的影響,把近幾年風機冬季運行發(fā)生的齒輪故障進行了統(tǒng)計,2002年3月風機齒輪檢查情況見表1。從表1可以看出,經(jīng)冬季運行后,一、二循風機大小齒輪故障累計達11起,故障形式為點蝕、剝落、斷齒,故障部位均為小斜齒輪故障,其中6臺風機下塔大修,更換4臺變速箱。6運行時間對風機運行影響風機是一個大型的回轉(zhuǎn)設備,反轉(zhuǎn)運行時間跨越整個冬季的5個月,據(jù)統(tǒng)計,每臺風機冬季累計運行時間只有300h左右,比夏季單臺風機每月滿負荷運行時間的1/2還少,雖然運行時間短,但破壞性大,如果處理不當,會直接影響夏季風機的運行高峰。冬季風機齒輪故障形成的原因是多方面的,反轉(zhuǎn)只是其中一個主要的因素,還有一些次要因素在冬季運行中也起著不同程度的影響。6.1啟動頻率和運行時間風機反轉(zhuǎn)不單純是旋轉(zhuǎn)方向的變化,主要是對風機齒輪的影響較大。首先冬季風機反轉(zhuǎn)的一個顯著特點是運行時間短,啟動頻率高。風機運行次數(shù)視結(jié)冰情況而定,一般每臺風機每天運行6次,整個冬季約啟動180次,每次運行時間在30min之內(nèi),頻繁啟動不僅對齒輪會造成疲勞點蝕和齒面剝落,而且在每次啟動和停機瞬間對風機齒輪造成的沖擊也較大。6.2齒輪磨損產(chǎn)生的影響冬季最低氣溫可達-30℃左右,這時油箱內(nèi)油溫也明顯下降,雖然風機有時存在低速自轉(zhuǎn),但不足以充分攪動潤滑油使其升溫。低溫導致潤滑油粘稠和流動不暢,在每次啟動時不能迅速地爬升到齒輪表面,以形成充分的潤滑,造成“干啟動”,使齒輪磨損較快。另外,塔內(nèi)蒸汽會從齒輪箱油視窗等各個密封接口和機械密封處滲入齒輪箱內(nèi)部,凝結(jié)成水,使油中含水,在這種情況下潤滑油易乳化變質(zhì),這樣會導致幾個結(jié)果:(1)使?jié)櫥驼扯冉档?從而不能在齒輪表面形成一定厚度的油膜,使?jié)櫥统休d能力下降,當齒輪超載時,易損壞齒輪;(2)破壞了良好的潤滑性,使齒輪面間摩擦增大,從而會加快磨損;(3)由于摩擦力增大,產(chǎn)生熱量增多,而冷卻效果下降,從而打破熱平衡狀態(tài),使溫度不斷升高而損壞齒輪;(4)破壞了潤滑油的減振作用,使齒輪所受的沖擊進一步增大。6.3風機振動冬季有時葉輪上會結(jié)冰,導致葉輪質(zhì)量不一致。風機運行時,會使葉輪旋轉(zhuǎn)重心沒有落到風機回轉(zhuǎn)軸線上,引起風機振動,影響了齒輪嚙合。而從風機葉輪受力來看,風機反轉(zhuǎn)是強迫改變蒸汽自然運動方向,因此風機運行中葉輪主要受不均勻氣阻和風阻較大,葉輪上所受各外力形成氣動彎矩和扭矩,通過輸出軸軸承傳遞到齒輪嚙合中,使齒輪面所受載荷分布不均,局部載荷集中導致應力過高,加速齒輪損壞。6.4風機被蒸汽吹正轉(zhuǎn)時,傳動的特點引起齒輪被壓縮由于風機停運時受流動和帶壓的水蒸汽作用吹動風機葉輪正向低速自轉(zhuǎn),根據(jù)目測,轉(zhuǎn)速為50～70r/min,與正常運行時的額定轉(zhuǎn)速127r/min有一定差距,雖然轉(zhuǎn)速不高,但整個風機傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)動慣量卻不小。風機變速器一對齒輪安裝時是有側(cè)間隙的,錐齒輪為0.30～0.41mm,斜齒輪為0.23～0.33mm。風機被蒸汽吹正轉(zhuǎn)時,突然讓風機反轉(zhuǎn),按傳動順序來看,傳動經(jīng)電機、傳動軸首先到達輸入軸,輸入軸上的小錐齒輪先于其它3個齒開始反轉(zhuǎn),它離開與大錐齒輪嚙合的面,離開的瞬間大、小錐齒輪,大、小斜齒輪還在按正向轉(zhuǎn)動,因此存在著轉(zhuǎn)動慣量,小錐齒輪克服正轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量,然后與同一齒槽中另一齒面碰撞,產(chǎn)生了很大的沖擊力,造成齒輪損壞。同時正向自轉(zhuǎn)時又突然反轉(zhuǎn),還會沿齒輪軸向產(chǎn)生一個強大的扭矩,作用在齒輪上的外力越多,產(chǎn)生的外力耦矩越大,則產(chǎn)生的扭矩越大,對齒輪定位軸承、軸承端蓋及緊固螺栓等產(chǎn)生沖擊,有可能使齒輪產(chǎn)生一個向上的微小位移,使齒輪嚙合面積減小,導致承載能力降低,在沖擊力大時,使齒輪局部或部分產(chǎn)生斷齒現(xiàn)象,使齒輪報廢。另一方面,風機設計時只考慮了單方向運行,并未考慮到風機的雙向運行,所以不能滿足我地區(qū)冬季反轉(zhuǎn)化冰的要求。這樣強制反轉(zhuǎn)化冰,雖然可保持冷卻塔冬季不結(jié)冰,但卻嚴重損壞了風機運行的核心部件,消耗了大量備件和維修費用,得不償失。7風機總運行過程控制管理在實際操作中,采取了一些預防措施,雖然不能從根本上解決故障的發(fā)生,但卻可以最大限度地延緩齒輪故障發(fā)生時間,運行壽命可提高4～6個月。(1)如果讓風機在氣溫0℃以下連續(xù)反轉(zhuǎn),則風機葉輪上部、風筒喉徑以上的部分內(nèi)壁及氣封罩和輪轂上端面處就會因濕熱蒸汽基本斷流而產(chǎn)生不均衡結(jié)冰現(xiàn)象,從而造成風機重心偏移,出現(xiàn)明顯振動,因此冬季風機的反轉(zhuǎn)時間要嚴格控制在30min以內(nèi),應視冷卻塔結(jié)冰情況化冰而不是定期化冰。因此,要經(jīng)常監(jiān)視結(jié)冰狀態(tài),如果百葉窗開始結(jié)冰,就要盡早使風機反轉(zhuǎn),把冰除掉,以防止冰結(jié)成大塊。(2)嚴格按照操作規(guī)程進行操作,不斷提高員工的技術(shù)素質(zhì)和管理水平。首先對備用風機,每天定期進行手動盤車一次,確保轉(zhuǎn)動輕重均勻,無卡塞、發(fā)滯現(xiàn)象。其次,對依靠風力產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的風機,每次進行風機運轉(zhuǎn)前,必須采取措施對自轉(zhuǎn)風機實施強制制動處理,然后再開風機,這樣可避免產(chǎn)生過扭矩和轉(zhuǎn)動慣量,避免加速齒輪損壞。(3)進入冬季運行前,一般在10月份將風機潤滑油全部更換,以確保潤滑質(zhì)量。換油嚴格執(zhí)行“五定、三過濾”制度,加油的時候,注意不要帶進灰塵。并按照3個月?lián)Q油一次或按質(zhì)換油的原則,嚴重污染時也要更換新油。(4)嚴把配件質(zhì)量關(guān),質(zhì)量不合格決不進行安裝使用。嚴把裝配和檢修關(guān),必須按照標準科學地進行安裝。要對齒輪檢修進行嚴格把關(guān)。變速機齒輪表面不應有劃傷、毛刺、裂紋,嚙合工作面無啃咬現(xiàn)象。用儀器檢測齒