尿素刮料機(jī)故障原因分析及處理

王秀成

（陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 渭南 714000）

陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司520kt／a ACES尿素裝置于1996年建成投產(chǎn)，尿素造粒采用塔式造粒工藝，造粒塔下部設(shè)有尿素刮料機(jī)，其將塔底的尿素顆粒收集并刮入造粒塔底的集料斗，再由帶式輸送機(jī)將成品尿素送至包裝系統(tǒng)。尿素刮料機(jī)（JJ301）系意大利NOVA公司產(chǎn)品，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液力耦合器、行星減速機(jī)、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)體、刮臂（刮刀）等組成，其處理能力為75.3t／h。

1 檢修背景

尿素刮料機(jī)投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行較為平穩(wěn)，未出現(xiàn)運(yùn)行事故，并且每個(gè)大修周期我們都會(huì)對(duì)減速機(jī)與回轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)進(jìn)行外觀檢查；考慮到刮料機(jī)回轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)使用年限較長(zhǎng)，2011年4月大修期間我們還按計(jì)劃對(duì)回轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)進(jìn)行了更換。

2013年5月5日，刮料機(jī)第1次出現(xiàn)異響，電流出現(xiàn)小范圍波動(dòng)（14～15A）。經(jīng)研判是由于有尿素粉塵結(jié)塊集聚于回轉(zhuǎn)體與底部錐筒之間擠壓摩擦所致，于是安排操作人員進(jìn)入到底部錐筒位置進(jìn)行清理。清理完成后，啟動(dòng)刮料機(jī)，異響消失，運(yùn)轉(zhuǎn)恢復(fù)正常。

2013年5月8日晚，同樣情況再次出現(xiàn)，5月9日上午，車(chē)間再次安排操作人員進(jìn)入到底部錐筒位置對(duì)回轉(zhuǎn)體與底部錐筒之間進(jìn)行清理，完成后啟動(dòng)刮料機(jī)，空載運(yùn)行沒(méi)有異響，但當(dāng)尿素造粒刮臂帶載荷后，異響再次出現(xiàn)。這期間，我們打開(kāi)回轉(zhuǎn)支承罩觀察孔，發(fā)現(xiàn)有一定量的尿素粉塵越過(guò)回轉(zhuǎn)體與回轉(zhuǎn)支承罩底部密封進(jìn)入了護(hù)罩腔體底部，且發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承固定底座上方小孔有大量尿素粉塵溢出并結(jié)塊。

2013年5月14日，車(chē)間下發(fā)刮料機(jī)特護(hù)運(yùn)行措施，要求操作人員巡檢過(guò)程密切關(guān)注刮料機(jī)電流及運(yùn)行噪音，如電流或噪音有突發(fā)性變化，及時(shí)停蒸發(fā)系統(tǒng)轉(zhuǎn)循環(huán)，停刮料機(jī)；如遇刮料機(jī)異常停車(chē)，禁止隨意啟動(dòng)刮料機(jī)；刮料機(jī)儀表空氣壓力保證在0.2MPa。

2013年5月19日13：00，刮料機(jī)電流有上漲趨勢(shì)；17：20，刮料機(jī)電流瞬間上漲至50A。

2013年5月20日06：00，發(fā)現(xiàn)0＃皮帶上尿素少，刮料機(jī)電流降至7～8A，經(jīng)確認(rèn)刮臂不轉(zhuǎn)動(dòng)，緊急停刮料機(jī)。經(jīng)聯(lián)合檢查確認(rèn)后，刮料機(jī)交付檢修。

2 檢修過(guò)程

2.1 拆檢

2.1.1 電機(jī)、液力耦合器及行星減速機(jī)的拆除

拆除電機(jī)、液力耦合器后，除彈性塊有輕微缺陷外，并未發(fā)現(xiàn)其他明顯異常。

拆除行星減速機(jī)前，排油過(guò)程發(fā)現(xiàn)行星減速機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油發(fā)黑，有金屬屑存在，表明內(nèi)件有損傷。拆除行星減速機(jī)后，發(fā)現(xiàn)行星減速機(jī)軸向竄量超差，盤(pán)動(dòng)輸入軸時(shí)輸出齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，表明減速機(jī)內(nèi)部傳動(dòng)齒輪損壞，傳動(dòng)失效；輸出齒輪底部有一定程度的偏磨痕跡，這與大齒圈沿齒寬底部的偏磨撞擊缺陷相對(duì)應(yīng)；減速機(jī)殼體上（齒輪下方）有大量的磨損金屬屑聚集（經(jīng)確認(rèn)為內(nèi)件磨損碎屑溢出，而非齒輪磨損）。

2.1.2 回轉(zhuǎn)支承罩的拆除

回轉(zhuǎn)支承罩拆除后，發(fā)現(xiàn)大量的尿素粉塵結(jié)塊積存于護(hù)罩腔體底部密封處，應(yīng)為尿素粉塵越過(guò)回轉(zhuǎn)體與回轉(zhuǎn)支承罩底部迷宮密封所致。

2.1.3 回轉(zhuǎn)體的拆除

刮臂固定支撐可靠后，拆除回轉(zhuǎn)體，發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體上部迷宮密封腔底部有大量粉塵結(jié)塊存在且回轉(zhuǎn)體負(fù)壓通道堵塞；另外，回轉(zhuǎn)支承連接底座處有大量粉塵結(jié)塊存在，上部錐筒處負(fù)壓通道也堵實(shí)，這些結(jié)塊與回轉(zhuǎn)體底部尿素粉塵以及結(jié)塊基本將回轉(zhuǎn)體上部密封腔填滿(mǎn)。

2.1.4 回轉(zhuǎn)支承的拆除

切割、拆卸上部錐筒后，發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承安裝底座上方腔體內(nèi)充滿(mǎn)尿素粉塵結(jié)塊。

回轉(zhuǎn)支承拆除前對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)盤(pán)車(chē)，無(wú)法盤(pán)動(dòng)。將回轉(zhuǎn)支承拆除，經(jīng)聯(lián)合檢查發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承上方沿內(nèi)外圈密封膠條周向有擠出的潤(rùn)滑脂均勻分布，回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈各注油點(diǎn)處均存有色澤鮮亮的潤(rùn)滑脂，這表明潤(rùn)滑脂能到達(dá)注油點(diǎn)，表明潤(rùn)滑脂管路暢通。拆除回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈滾動(dòng)體安裝孔堵頭后，發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)體前后空隙處積滿(mǎn)尿素粉塵；轉(zhuǎn)動(dòng)滾動(dòng)體，未發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)體有明顯的外部缺陷。對(duì)密封膠條進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)上部膠條完好，但回轉(zhuǎn)支承底部密封膠條有若干處缺陷存在。

2.1.5 潤(rùn)滑脂油路檢查確認(rèn)

對(duì)沒(méi)有拆檢的原始潤(rùn)滑系統(tǒng)聯(lián)合檢查，通過(guò)正確的加脂操作，確認(rèn)潤(rùn)滑脂油路暢通，潤(rùn)滑系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。

2.2 回裝

拆檢確認(rèn)后，我們對(duì)刮料機(jī)相關(guān)部件進(jìn)行尿素結(jié)垢清理，并對(duì)回轉(zhuǎn)支承、減速機(jī)以及部分螺栓進(jìn)行了更換，之后進(jìn)行回裝，具體過(guò)程如下。

2.2.1 回轉(zhuǎn)支承的安裝

（1）回轉(zhuǎn)支承備件及回轉(zhuǎn)支承固定底座檢查確認(rèn)完成后，進(jìn)行回轉(zhuǎn)支承的安裝，回轉(zhuǎn)支承的安裝執(zhí)行RotheErde公司的技術(shù)要求：擰緊回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈與底座平面連接螺栓時(shí)必須用扭矩扳手對(duì)稱(chēng)擰緊；回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈連接螺栓擰緊后，測(cè)量齒圈東、西、南、北每個(gè)方向水平度及徑向、軸向的跳動(dòng)值，并與內(nèi)圈水平度及原數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

（2）回轉(zhuǎn)支承加注潤(rùn)滑脂，用黃油槍通過(guò)各注油點(diǎn)向回轉(zhuǎn)支承內(nèi)部軌道加2＃鋰基脂，加注過(guò)程中盤(pán)動(dòng)齒圈，以使?jié)櫥鶆蚣訚M(mǎn)，直至潤(rùn)滑脂沿密封圈周向均勻溢出。

2.2.2 油路打壓及回裝

安裝集中潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)，先將油脂泵充滿(mǎn)潤(rùn)滑脂（2＃鋰基脂），然后依次安裝出口管路、調(diào)壓閥、分配器及連接各分支油管。在各分支油管與潤(rùn)滑點(diǎn)連接前，用潤(rùn)滑脂泵將所有分支油管都注滿(mǎn)潤(rùn)滑脂直至溢出，確保安裝完后系統(tǒng)內(nèi)無(wú)氣泡；各分支油管與潤(rùn)滑點(diǎn)連接后，用潤(rùn)滑脂泵繼續(xù)向回轉(zhuǎn)支承內(nèi)部加脂，盤(pán)動(dòng)齒圈，直至潤(rùn)滑脂沿密封圈周向均勻溢出。

2.2.3 上部錐筒的回裝

2011年更換齒圈以來(lái)，由于拆卸上部錐筒必須用等離子切割，復(fù)位焊接后變形嚴(yán)重，無(wú)法調(diào)校到設(shè)計(jì)間隙，會(huì)出現(xiàn)上部錐筒與回轉(zhuǎn)體之間密封帶間隙不均勻、局部超差嚴(yán)重的現(xiàn)象。為此，我們對(duì)回轉(zhuǎn)體與上部錐筒密封帶間隙進(jìn)行檢查確認(rèn)，并在間隙較大處內(nèi)貼不銹鋼板條，以盡量減小由于焊接熱變形造成的間隙不均勻。另外，借本次檢修機(jī)會(huì)，我們對(duì)尿素刮料機(jī)上部錐筒進(jìn)行了測(cè)繪，擬將上部錐筒由整體式改為拼裝可拆卸式。

2.2.4 回轉(zhuǎn)體及刮臂的回裝

回轉(zhuǎn)體全面檢查合格后，方可進(jìn)行安裝。安裝時(shí)，先將回轉(zhuǎn)體與回轉(zhuǎn)支承外圈連接，盤(pán)動(dòng)數(shù)圈檢查有無(wú)異常摩擦聲響，并測(cè)量回轉(zhuǎn)體迷宮密封點(diǎn)的跳動(dòng)值；之后將回轉(zhuǎn)體與刮臂連接，推動(dòng)刮臂轉(zhuǎn)數(shù)圈檢查有無(wú)摩擦、松動(dòng)、振動(dòng)及其他異常現(xiàn)象，并調(diào)整刮臂與塔底面間距在35mm。

2.2.5 回轉(zhuǎn)支承罩及行星減速器的回裝

回轉(zhuǎn)支承罩安裝前，將回轉(zhuǎn)支承齒圈上的3個(gè)標(biāo)記引到齒的垂直面，以方便測(cè)量與行星減速機(jī)輸出齒輪的嚙合間隙；之后對(duì)照拆卸前所作的標(biāo)記進(jìn)行回裝，對(duì)稱(chēng)擰緊法蘭連接螺栓。

行星減速器安裝前，檢查安裝底座平面的水平度，安裝行星減速器時(shí)應(yīng)對(duì)稱(chēng)均勻擰緊連接螺栓。在回轉(zhuǎn)支承齒圈3個(gè)做標(biāo)記的齒處測(cè)量與行星減速機(jī)輸出端齒輪的嚙合間隙（0.42mm），并檢測(cè)回轉(zhuǎn)支承齒圈與行星減速機(jī)輸出端齒輪齒面的接觸狀態(tài)。

3 故障原因分析結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑脂注油系統(tǒng)的聯(lián)合檢查確認(rèn)，分配器各注油接頭出脂正常，表明潤(rùn)滑脂注油系統(tǒng)工作正常；通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈各注油點(diǎn)的檢查，各注油點(diǎn)都有色澤鮮亮的油脂存在，表明潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑脂供給正常。

遞進(jìn)式注油分配器的工作原理是，任何一個(gè)通道堵塞，油壓表壓力長(zhǎng)時(shí)間恒定無(wú)變化。而刮料機(jī)故障停車(chē)前，即使在刮料機(jī)出現(xiàn)異響期間，油壓表壓力值一直在允許的正常范圍內(nèi)變化，大小齒嚙合處及減速機(jī)輸入軸處潤(rùn)滑狀況良好，足以說(shuō)明集中潤(rùn)滑系統(tǒng)始終處于正常工作狀態(tài)，即刮料機(jī)故障不是潤(rùn)滑系統(tǒng)異常所致。

（2）2011年更換齒圈以來(lái)，拆卸上部錐筒須進(jìn)行等離子切割，這樣勢(shì)必造成部件尺寸減?。涣硗?，復(fù)位焊接后變形嚴(yán)重，無(wú)法保證上部錐筒與回轉(zhuǎn)體密封帶間隙，導(dǎo)致間隙不均勻及超差，密封效果大大降低，粉塵泄漏量較設(shè)計(jì)值明顯增多，超出原設(shè)計(jì)負(fù)壓通道的除塵能力，粉塵在回轉(zhuǎn)支承固定底座上方腔體內(nèi)不斷累積，負(fù)壓通道的流通面積持續(xù)減小，負(fù)壓通道除塵能力不斷下降，如此惡性循環(huán)，最終負(fù)壓通道被封堵失去除塵作用，粉塵不斷地進(jìn)入回轉(zhuǎn)體上部密封腔；回轉(zhuǎn)體下密封處粉塵量相對(duì)較少的原因是回轉(zhuǎn)支承罩內(nèi)有氣源供給，能對(duì)外側(cè)保持微正壓。

（3）回轉(zhuǎn)支承的工作原理是：回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈固定，外齒圈在行星減速機(jī)輸出齒輪的作用下帶動(dòng)回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)。而回轉(zhuǎn)支承底部膠條位于回轉(zhuǎn)體上部密封腔內(nèi)，由于密封腔內(nèi)尿素粉塵不斷聚集增多，回轉(zhuǎn)體帶動(dòng)上部密封腔內(nèi)的尿素粉塵及結(jié)塊不斷地?cái)D壓磨損回轉(zhuǎn)支承底部的密封膠條，密封膠條變形乃至出現(xiàn)缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致尿素粉塵沿密封膠條缺陷處不斷地進(jìn)入回轉(zhuǎn)支承滾動(dòng)體軌道內(nèi)，而滾動(dòng)體在軌道內(nèi)游隙約為0.10mm，油膜厚度僅為0.03～0.04mm，進(jìn)入的尿素粉塵對(duì)油膜有吸附作用，對(duì)潤(rùn)滑油膜造成嚴(yán)重破壞，且不斷增多的尿素粉塵導(dǎo)致進(jìn)脂量有所減少，內(nèi)部油膜在一定程度上被吸附破壞，不斷增加滾動(dòng)體的滾動(dòng)（自轉(zhuǎn)＋公轉(zhuǎn)）阻力，致使驅(qū)動(dòng)端負(fù)荷不斷增加，最終滾動(dòng)體無(wú)法滾動(dòng)，回轉(zhuǎn)支承不能工作，行星減速機(jī)超負(fù)荷，內(nèi)部傳動(dòng)部件損壞，刮料機(jī)故障停車(chē)。

可見(jiàn)，刮料機(jī)上部錐筒重復(fù)切割、焊接變形造成其與回轉(zhuǎn)體密封帶間隙不均勻及超差，密封效果大大降低，尿素粉塵在回轉(zhuǎn)支承固定底座上方腔體內(nèi)不斷累積后進(jìn)入回轉(zhuǎn)體上密封腔內(nèi)部，破壞回轉(zhuǎn)支承密封膠條后又進(jìn)入回轉(zhuǎn)支承滾動(dòng)體軌道內(nèi)部，造成滾動(dòng)體無(wú)法滾動(dòng)、回轉(zhuǎn)支承不能工作、行星減速機(jī)超負(fù)荷、內(nèi)部傳動(dòng)部件損壞等一系列后果，最終導(dǎo)致刮料機(jī)故障停車(chē)。

4 結(jié)束語(yǔ)

2013年9月大修中，我們對(duì)刮料機(jī)上部錐筒進(jìn)行了更換，將上部錐筒由整體式改為拼裝可拆卸式，從根本上避免了上部錐筒重復(fù)切割、焊接而致變形情況的發(fā)生。同時(shí)，我們更加合理地控制計(jì)劃?rùn)z修周期，且不定期地?fù)駲C(jī)利用專(zhuān)用工具對(duì)回轉(zhuǎn)體負(fù)壓通道進(jìn)行清理。通過(guò)多種措施的有效實(shí)施，此后尿素刮料機(jī)運(yùn)行工況良好，再無(wú)類(lèi)似事故發(fā)生。