齒輪箱冷卻系統(tǒng)改造

張義兵 王鐸

1.浙江信匯合成新材料有限公司 浙江嘉興 314201

2.浙江傳化合成材料有限公司 浙江嘉興 314210

前言

齒輪箱是一種動(dòng)力傳達(dá)結(jié)構(gòu)，它可以將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)需要的轉(zhuǎn)數(shù)，在目前用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)中，齒輪箱的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

我公司丁基橡膠聚合釜齒輪箱為底攪拌模式，齒輪箱為廠配進(jìn)口某齒輪箱，由于工藝工況特殊，從投用開(kāi)始，齒輪箱多次出現(xiàn)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)損壞原因是齒輪箱內(nèi)部潤(rùn)滑油溫度過(guò)高導(dǎo)致潤(rùn)滑油失效，從而造成齒面干磨點(diǎn)蝕損壞。針對(duì)這種情況，我們根據(jù)現(xiàn)有工作環(huán)境，投用一臺(tái)冷卻水站，更換冷卻介質(zhì)，通過(guò)泵加壓，對(duì)齒輪箱進(jìn)行冷卻，最終降低了齒輪箱溫度，延長(zhǎng)了齒輪使用壽命。

一、現(xiàn)狀介紹

1.齒輪箱工作狀況及相關(guān)參數(shù)

齒輪箱型號(hào)：BA5018.03.00-BA73001208，輸入功率250kw，傳動(dòng)比6.5，潤(rùn)滑油加入量62L,潤(rùn)滑油牌號(hào)：ISOVG220。

2.齒輪箱散熱方式：

齒輪箱通過(guò)循環(huán)水換熱，使齒輪箱內(nèi)的潤(rùn)滑油降溫，循環(huán)水上水和回水管線均為3/4"，進(jìn)水溫度33℃，壓力4bar，回水溫度45℃，壓力2bar。

3.冷卻水工藝狀況及臨時(shí)采用對(duì)策：

循環(huán)水雜質(zhì)較多，管線入口加裝過(guò)濾器，每周清理一次。但是齒輪箱在運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部油溫高達(dá)110℃，高于潤(rùn)滑油變質(zhì)溫度100℃。設(shè)備過(guò)夏運(yùn)行時(shí)，我們采取更換粘度更高的ISOVG320潤(rùn)滑油來(lái)替代原有ISOVG220潤(rùn)滑油；隨著循環(huán)水管線逐漸阻塞，壓差變小導(dǎo)致流量減弱，換熱效果差，也采取回水管直排地溝的方式來(lái)降溫，浪費(fèi)大量循環(huán)水。

二、原因分析

這是齒輪箱齒輪損壞圖片

導(dǎo)致齒輪使用壽命短原因有以下幾個(gè)方面：

1.循環(huán)水潔凈度差，循環(huán)水中雜質(zhì)較多，并且高溫導(dǎo)致管內(nèi)壁結(jié)垢，導(dǎo)致管線阻塞，流速降低，換熱效果變差。

2.循環(huán)水壓力較低，回水和進(jìn)水壓差小，換熱需要的冷卻水量不足。

3.齒輪箱體內(nèi)部長(zhǎng)期溫度高于設(shè)計(jì)溫度100℃，導(dǎo)致油品變質(zhì)。

4.溫度高使得齒輪嚙合間隙偏離設(shè)計(jì)值，并且伴隨有軸承損壞。

綜上而言，齒輪箱損壞主要是因?yàn)闈?rùn)滑油失效，齒輪在無(wú)潤(rùn)滑的狀態(tài)下工作，嚙合面之間的相互作用，相互摩擦，高溫又使得嚙合間隙變大，使齒面點(diǎn)蝕或膠合形成加快，隨著時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)致齒輪損壞。而潤(rùn)滑油失效主要是因?yàn)槔鋮s水冷卻效果差。

我們要從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，必須從冷卻水方面入手解決，更換潔凈冷卻介質(zhì)，同時(shí)增加冷卻水量。

三、改造措施

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，從以下幾個(gè)方面考慮：

1.節(jié)約成本，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施利舊改造，在成本上節(jié)約。

2.工藝水（蒸汽凝液）比較潔凈，經(jīng)過(guò)冷卻溫度能滿足需求。

3.引用泵徹底解決冷卻水量不足問(wèn)題。

利舊改造了一臺(tái)工藝水站，用30℃的工藝水進(jìn)入齒輪箱，經(jīng)過(guò)齒輪箱換熱水溫達(dá)到80℃，回水經(jīng)過(guò)換熱器換熱，溫度再降低為30℃，循環(huán)提供聚合釜齒輪箱換熱冷卻，工藝水通過(guò)泵加壓，并聯(lián)進(jìn)入3臺(tái)齒輪箱，單線流量達(dá)到0.8m3/h，壓力約6bar，通過(guò)盤管冷卻降低齒輪箱溫度，這次改造以后，3臺(tái)齒輪箱溫度皆能控制在65℃以后，達(dá)到生產(chǎn)需求。

換熱器采用用低溫水來(lái)降低工藝水溫度，低溫水進(jìn)水-15℃，回水20攝氏度。冷卻齒輪箱工藝水進(jìn)水80℃，出口30℃。

四、效果對(duì)比分析

1.改造使得齒輪箱在運(yùn)行時(shí)溫度從110℃降低為65℃。

2.齒輪箱的故障率大大降低，從投用后的連續(xù)2年內(nèi)，沒(méi)有因?yàn)辇X輪箱溫度高造成的齒輪箱故障。

3.維護(hù)方便，可靠穩(wěn)定性更好，只需要運(yùn)行初期水運(yùn)清理一次泵入口過(guò)濾器即可，而后一年清理一次。

4.高溫夏季無(wú)需更換更高粘度的潤(rùn)滑油。

5.齒輪箱溫度控制在65℃左右，齒輪箱齒輪壽命延長(zhǎng)，齒輪箱故障率降低。

結(jié)論

在丁基橡膠行業(yè)，由于工藝生產(chǎn)工況比較特殊，在設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮完全冷卻問(wèn)題，設(shè)計(jì)冷卻方案不足，我們根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)計(jì)算，最終找了原因，采用潔凈的冷源，使用循環(huán)水站強(qiáng)制冷卻，解決了工程問(wèn)題。

在我們的現(xiàn)實(shí)工藝條件中，由于現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題復(fù)雜性，工況的復(fù)雜性，包括從成本上考慮，我們應(yīng)本著靈活運(yùn)用各種冷卻方案，各種冷卻方案結(jié)合，以達(dá)到高效，節(jié)能，長(zhǎng)周期運(yùn)行。

[1]GB/Z19414-2003工業(yè)用閉式齒輪傳動(dòng)裝置.

[2]SHS010002-2004石油化工設(shè)備潤(rùn)滑管理制度.

[3]SHS010001-2004石油化工設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn).

[4]化工機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).