HWL100A搅拌机运行故障分析及对策.pdf

4 8湖南有色金属 H U N A NN O N F F R R O U SM E T A l S 第1 7 卷第4 期 2 0 0 1 年7 月 矿山设备 H W L1O O A 搅拌机运行故障分析及对策 李波，高 兴 株洲冶炼厂，湖南长沙4 1 2 0 0 4 摘要通过对H w L l0 ‘ A 进口搅拌机的运行跟踪检测，分析了其产生运行故障的主要原因，提出并 实施了一些改进措施，实现了部分备件的国产化。对其改造前后的运行参数对比，证实了改造后的良 好效果。 关键词搅拌器；密封；轴弯曲；振动 中图分类号T F 8 0 2 ．6 5文献标识码B文章编号1 0 0 3 5 5 4 0 2 0 0 1 0 4 0 0 4 8 0 4 1 日U舌 H w L l 0 0 A 直螺旋齿轮搅拌机，是目前世界上较 为先进的一种搅拌机械。它具有结构紧凑、齿轮耐磨 性好、噪音低等优点。株洲冶炼厂于1 9 9 6 年锌十万 吨扩建中，从德国E K A T O 公司引进9 台，应用于锌 浸出工序。从投产至今，由于生产工艺及生产环境的 特殊性，暴露出了一些不足，通过工程技术人员的认 真消化吸收和总结提高，积累了一些成功的改进经 验，使进口设备进一步适应生产现场的要求。 2 H W L l o o A 搅拌机的主要结构及以 参数 该搅拌机主要由六大部分组成，如图1 所示。主 要性能参数为 电机2 2k w ；l4 5 5r ／m i n ；型号U D l 8 0 L D 一4 ； 联轴器柔性联轴器； 直螺旋齿轮减速机传动比， 2 3 ．0 5 ，输出速度 8 3r ／m i n ，带空心轴，油浴润滑，N 2 2 0 ”可耐压润滑油， 空冷； 出轴的旋转方向顺时针方向； 搅拌轴刚性轴￡ 51 0 0m m ，D 1 0 0m m 单截 面； 搅拌器一个E K A T O 搅拌叶轮，二片内螺旋桨， d l6 0 0m m ；材料3 1 6L ； 槽体有关数据y 9 8m 3 ，J D 50 0 0m m ；垂直 高度54 0 0m m ；加料高度50 0 0m m ；底部形状平 直；顶部形状敞开。 作者简介李波 1 9 7 2 一 ，男，l 稚师，从’ 锌浸出系统设备技术l 作。， 安装从槽子的顶部对准槽子的垂向中心线放 下，固定在两根7 5 0 槽钢制成的桁架上。 图lH w L l 0 0 A 搅拌机结构图 l 一电机；2 一联轴器；3 一减速机；4 一底架；5 一搅拌轴；6 一搅拌器 3 常见故障及原因 进口搅拌机1 9 9 6 年投人运行以来，曾发生过摆 动过大、出轴密封件失效，润滑油泄漏、轴弯曲等故 障，对生产造成了一定程度的影响，特别是润滑油泄 漏。 3 ．1 减速箱出轴密封件失效，润滑油泄漏 这种带空心轴套斜齿轮减速箱的齿轮和轴承的 润滑是采用N 2 2 0 4 可耐压润滑齿轮油进行油浴润滑 的，油的粘度较低，流动性较好。其输出轴是采用尺 寸为⑦1 2 0 ⑦2 3 0 1 4 ，材料为丁腈橡胶的端盖进 万方数据万方数据 第4 期李波，等H w L l 0 0 A 搅拌机运行故障分析及对策 行密封的。由于其结构和密封材料的局限性，容易造 成润滑油泄漏而进人生产系统，影响齿轮及轴承的 使用寿命和锌液质量，危害较大。减速箱泄漏的主要 原因是密封面上存有问隙，或者密封件损坏所致。这 种丁腈橡胶板密封件和输出轴接触的过盈量最大只 有1 ～2m m ，接触长度最大只有1 4m m 。当搅拌机运 转工作时，由于搅拌轴的摆动和弯曲，当搅拌轴偏向 密封件的一侧时，这时空心轴与密封件该侧面的唇 口发生挤压，而相对的另一边密封件和空心轴问则 形成问隙，使得密封端盖的中心线和空心轴的中心 线不重合，即接触不良。当轴的摆动和弯曲达到一定 程度时，在重力和内外压差的影响下，润滑油则沿着 该问隙而泄漏，造成密封失效。对于这种密封，润滑 油的泄漏量可由下式计算 Q 刀芎3d △| p ／ 1 2 叼￡ 1 式中s 为问隙；d 为轴径；△P 为内外压差；7 7 为油的 动力粘度；￡为轴向密封长度。 由公式 1 可知，当d 、△p 、，7 一定时，要减小润 滑油的泄漏量必须减小接触间隙，增大接触长度。另 一种密封失效就是密封件丁腈橡胶板唇口的磨损、 开裂、脱落，形成间隙而泄漏。 3 ．2 搅拌轴弯盐 从近几年的使用情况来看，搅拌轴弯曲是最常 见的故障之一。通常搅拌轴的弯曲部位发生在靠近 减速机出轴端，这种故障又是造成减速机振动、发 热、轴封、轴承失效的最主要原因。搅拌轴的受力情 况是非常复杂的。H wL l o o A 搅拌机的搅拌轴，其最 小截面直径为l o om m ，从理论上讲，它完全能满足 其功率需要，但在生产实践中，由于搅拌物料的酸 度、粘度、粒度较大，再加上搅拌器材质本身的不均 匀性，长时间运行后，对搅拌器造成相当大的不均匀 磨损和腐蚀，即对搅拌轴产生相当大的不均衡的单 边受力。当搅拌轴长时期受到这种不平衡力矩作用， 达到定的疲劳程度时，轴即产生弯曲。特别是叶片 腐蚀脱落时，则更容易引起搅拌轴弯曲。另一个重要 原因是，槽中掉人了破布、编织袋等杂物，不均匀地 缠绕在旋转中的搅拌器叶片上，产生很大的不平衡 力矩，造成轴弯。搅拌槽中的矿物颗粒不均匀地粘结 在搅拌轴上，有时厚度达到1 0 0m m 左右，同样在搅 拌轴旋转时，电会产生引起搅拌轴弯曲的不平衡力 矩，尤其是粘结物不均匀脱落时，不平衡力矩更大。 通常情况’F ，引起搅拌轴弯曲是多种力矩共同作用 的结果。 4 9 3 ．3 ’轴承失效 H w L l 0 0 A 搅拌机轴承失效也是一种常见故障， 一般发生在减速箱空心轴上的6 2 2 6 的轴承上，该轴 承承受的来自搅拌轴的冲击力最大，当轴弯引起的 冲击力大小和作用时间达到一定程度时，轴承滚道 磨损和滚动体被压碎而失效。另外该轴承安装在减 速箱的最底部，润滑油中的杂质最易沉积在该轴承 中引起非正常磨损而失效。轴承失效后常体现搅拌 轴摆动、回转精度丧失、振动噪音加大，温升剧增，转 动阻力、电流突然增大等。 3 ．4 电机、减速机的振动与发热 搅拌轴的弯曲、轴承失效、齿轮磨损、负荷过大、 润滑不良、地脚螺栓松动等都会引起电机、减速机的 振动、发热。通过其振动、发热情况，我们可以查找和 分析故障所在。 3 ．5 减速箱体开裂 由于搅拌器的叶片突然断裂，搅拌机会出现剧 烈摆动，如果不及时发现将造成减速箱体开裂。主要 原因是叶片腐蚀、材质不良而突然失效造成的。 4 改进措施 综上所述，在对搅拌机不作大改动的前提下，我 们通过改进密封结构、加大空心轴内径增强搅拌轴 刚度和改进搅拌器等措施，是降低搅拌机故障最简 单、最有效、最经济的办法，并针对搅拌轴与减速箱 安装、拆卸方式作了一定的改进。 4 ．1 密封装置的改进 在未改造前，减速箱出轴的端盖密封件难拆装， 易损坏，且价格昂贵，维修费用高。经过我厂工程技 术人员的分析研究，设计出一种由二个国产橡胶骨 架油封密封件组成的密封端盖 如图2 所示 ，这种 密封，可适当调节其唇口与输出轴间的过盈量，并加 长了轴向密封的长度，能有效地防止润滑油的泄漏， 提高其密封效果，且拆装方便简单，使用寿命长，维 修快，成本低，并且部分性能还超过了原进口备件。 图2改进后的密封端盖 4 ．2 搅拌轴及空心轴的改进 在保证搅拌效果的前提下，将搅拌轴长度由原 来的55 0m m 缩减至5O o om m ，这样搅拌轴的抗弯 万方数据万方数据 5 0湖南有色金属 第1 7 卷 强度就增加了不少，同时我们将搅拌轴浸没在液中 部分的光洁度由原来的1 2 ．5 提高到6 ．3 ，以减少矿 物颗粒的粘附。 4 ．3 搅拌器的改进 原搅拌器由轮毂和二片叶片组成，原装进口搅 拌器价格昂贵，一副桨叶约需1 0 万元人民币。由于 硫酸的腐蚀以及矿浆的作用力，出现过叶片脱落。根 据我们的使用经验，参照其它搅拌器的结构，将该种 结构的搅拌器改为轴向流型三叶折叶涡轮式，在轮 毂上铣出三条叶片镶人槽，将叶片插入槽内后再行 焊接。先在一台搅拌机上试用，运行一年多来尚未发 生脱落现象。 4 ．4 其它改进 1 ．为了防止破布、编织袋等杂物进入搅拌槽中， 在搅拌槽的进料口增设筛网，在搅拌槽盖板的人口 上加设盖板，以减少异物掉落。 2 ．安装与拆卸工具的改进。为了解决搅拌轴与 减速机之间拆卸与安装困难的问题，我们设计出二 套简易的拆安工具。搅拌机的轴是安装在减速机的 空心轴内，轴的上端通过轴用卡环、挡圈及螺栓固 定，卡环和轴端之间留有一定间隙，拆卸工具的结构 由垫板、拆卸螺母、螺栓组成。检修时，搅拌轴的拆卸 安装十分简单方便。 通过上述改进，还实现了部分备件的国产化，保 证了备件的及时供应，为工厂节约了大量的外汇。 5 、搅拌机的检测、预防维修 5 ．1 振动、温度监测 我们利用测振仪和测温仪对各测点的振动和温 度进行跟踪监测 测点分布见图3 ，及时掌握其运转 情况，并进行故障诊断和有的放矢的预防维修，经过 一段时间的摸索和总结，得出了一组经验数据，保证 其设备长周期、少故障运行。 4 3 7 ’／周 图4第4 测点水平方向每周振动检测跟踪图 检测发现，l ”搅拌机检修后，从第3 6 周起，振动 强度开始变大，当运行到第4 8 周后，振动强度增加 变快，到第4 9 周检测时发现振动强度数值达到8 0 恤m ，出轴密封处渗油。停车检修时发现，6 2 2 6 轴承已 失效，油封已损坏。对其它几台跟踪检测，发现情况 基本相同。所以，我们总结得出经验，当搅拌机第4 测点的振动强度达到6 0 m 时，搅拌机故障已开始 出现，必须做好搅拌机停车检修的前期工作，及时检 修，保证生产。 5 ．2 建立定期掏槽制 要降低搅拌机的运行故障，必须对搅拌机叶片 的腐蚀、磨损、粘结物的粘结和脱落，以及轴弯曲、槽 体内粘结物的堆积与脱落、导流筒及阻尼板的腐蚀 与脱落等情况及时掌握，否则将造成搅拌器突然损 坏。建立定期掏槽制可以及时发现上述情况，实践证 明它是防止搅拌机突发故障的重要措施。 6 改进后的效果 6 ．1 振动改善 用V M 一6 3 测振仪分别测得1 ”搅拌机改造前后 不同时期轴承的振动值，列于表1 。由表1 可以看出， 改造后搅拌机的振动明显好于改造前的振动。 表1改进前后搅拌机振动测量 ． ． 检修后3 0d9 0d18 0d 川叫1 『F 1 『T 1 r 百1 F T 图3测点分布示意图 注y 一垂直方向；Ⅳ一水平方向；A 一轴向；前一改进前；后一改进后 图4 为1 ’搅拌机改造后第4 测点水平方向每周 振动检测跟踪图。 6 2 温度下降 钾弘∞牾拍拍甜驺引叭扣∞⋯眦％醯巧加12铝“砸稻甜勰勰“引勰拍∞笛弘”毖钾叭弛加卯”∞∞“铊∞拍勰勰笱“拍鸵弘凹∞如斟甜甜勰拍弘弭M”“船”勰挖”卯龙巧笛砣”勰毖凹M硝引勰弘粥凹∞∞勰舶”拍伸 万方数据万方数据 第4 期李波，等H W L l 0 0 A 搅拌机运行故障分析及对策 5 1 用S T 4 红外测温仪分别对已改的1 ’搅拌机和未 改的4 ”搅拌机检修后外表温度进行测量，改造后轴 承温度降低，外表温度下降5 ℃一1 5 ℃。 6 ．3 电流减小 用T 一3 0 2 型钳型电流表对已改的1 ’和未改的 4 ”搅拌机电流进行测量，改造后的搅拌机能耗降低， 电流减小3 ～8A 。列于表2 。 表2改进前后电机电流测量 A 6 ．4 耗油量节省 改造前，每台搅拌机平均每月需加进口润滑油 3 ～4 次，每次加油量为2 ～3k g ，全年按1 1 个月计 算，加油量达9 6 ．2 5 蚝，因故障检修需换油约1 5k g 。 改造后，一台搅拌机全年仅耗油5 0k g 。特别明显的 是减少了因润滑油泄漏而造成对生产系统的影响。 6 ．5 运行故障明显减少 改造前，每台搅拌机全年至少需更换减速机轴 承1 次，更换密封端盖2 次，校轴1 ～2 次，清洗电机 1 次；改造后，平均每台搅拌机全年少于1 次故障，故 障率大为降低。 参考文献 【1 】机械设计手册联合编合组．机械设计手册下册【M 】．北京化 学工业出版社，1 9 8 3 ． 【2 】R A 柯拉科特．振动监测与诊断【M J ．北京学术期刊出版 社。1 9 9 8 ． 收稿日期2 0 0 1 一0 2 2 0 F a u l t sA n a l y z i n ga n dI m p r o V i n go fH W L l 0 0 A A g i t a t o r L IB o ，G A OX i n g r 拗u 旃o uS 胱f 把r ，秭u 施o Ⅱ4 J 2 D 舛，醌i n 口J A b s t r a c t T h eH W L l0 0 Aa g i t a t o rw a si m p o r t e df r o mE K A T O a g i t a t o rc o m p a n y ，G e 珊a n y ，i th a sb e e nu s e di nZ i n c l e a c h i n gs y s t e mo fz h u z h o us m e l t e rs i n c e 19 9 4 ．b ym e a n so fc o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n da n a l y z i n g ， w ei m p r o v e dt h e g e a r b o x7 so u t p u ts h a f ts e a la n dt a k e nt h ep r e v e n “v em e a s u r e s ．N o ww eh a v ed e c r e a s e dt h ef a u l t si nw o r ka n di m ． p r o v e dt h eo p e r a t i o nr e l i a b i l i t y ． K e yw o r d s a g i t a t o r ；s e a l ；s h a f tb e n t ；v i b r a t i o n 扩妒妒铲妒妒≈庐驴驴妒铲q 邸妒驴驴妒妒妒驴妒妒妒妒≈庐Ⅻq ∥2 妒妒驴妒驴妒驴驴驴舻驴驴妒妒妒妒妒驴日产驴自p 信息苑 湖南有色“十五“ 将投入百余亿 据新华社消息从湖南省经委了解到“十五”期间，湖南 有色金属行业拟滚动投入1 0 6 ．6 亿元，发挥整体功能，实现总 体优化和产业升级。在大幅提高产品附加值的基础上，实现效 益与产值同步增长，真正成为湖南省支柱产业之一。 到2 0 0 5 年，湖南1 0 种常用有色金属产量达到8 5 万吨以 上，6 种精矿含量维持在2 0 万吨以上水平，深加工产品的比 例由现在的1 5 ％增加到2 0 ％左右。工业总产值达到1 5 0 亿 元，利税总额2 9 亿元，出口创汇5 ．8 亿美元，全省有色系统的 资产总规模由目前的7 0 亿元增到2 1 0 亿元。通过现代企业制 度的建立和大集团战略的实施，积极培训年销售收入在5 0 亿 元以上的企业l 户、2 5 亿元以上的l 户，2 0 亿元以上的2 户。 “十五”期间湖南有色的改造重点是本着有所为，有所不 为的原则，突出重点，加大力度、发展特色产品，实施4 4 个项 目。1 ．加速有色产品深加工产业化工程的建设。对钨、锑、铅、 锌、铋、稀土及硬质合金，氟化盐等有色优势品种，重点实施五 大产业化工程，即硬质合金深加工产品及配套产业工程；铜 铝箔、管材深加工产品产业化工程；钨、锑、铋、砷精化工产品 产业化工程；稀土及新能源材料产业化工程；铜、锌及铅深加 工产业化工程；2 ．加强有色金属短缺资源的勘探和开发。特 别是湖南省铅、锌、铜、铝等短出矿产资源。3 ．加大湖南有色 特色产品的开发与推广力度，坚持可持续发展战略。 “十五”期间湖南有色的科技创新是加强技术创新，为产 业和产品结构调整提供原动力；加快体制创新，推动科研院所 向科技型企业转制；加强企业技术中心建设，为中长期发展提 供技术支撑；创造良好环境，加强高素质科技人才队伍建设。 搞好产、学、研相结合，引进和消化吸收相结合，形成具有自主 知识产权的新技术和新产品，使企业真正成为科技创新的主 体。“十五”期间拟定科技攻关3 8 项，高新技术产业化2 6 项。 新技术开发2 4 项。 摘自中国有色金属报 万方数据万方数据