齒輪箱冷卻系統改造

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

齒輪箱是一種動力傳達結構，它可以將電動機轉速轉換為生產需要的轉數，在目前用于傳遞動力和運動的結構中，齒輪箱的應用相當廣泛。

我公司丁基橡膠聚合釜齒輪箱為底攪拌模式，齒輪箱為廠配進口某齒輪箱，由于工藝工況特殊，從投用開始，齒輪箱多次出現問題。經過分析，發現損壞原因是齒輪箱內部潤滑油溫度過高導致潤滑油失效，從而造成齒面干磨點蝕損壞。針對這種情況，我們根據現有工作環境，投用一臺冷卻水站，更換冷卻介質，通過泵加壓，對齒輪箱進行冷卻，最終降低了齒輪箱溫度，延長了齒輪使用壽命。

一、現狀介紹

1.齒輪箱工作狀況及相關參數

齒輪箱型號：BA5018.03.00-BA73001208，輸入功率250kw，傳動比6.5，潤滑油加入量62L,潤滑油牌號：ISOVG220。

2.齒輪箱散熱方式：

齒輪箱通過循環水換熱，使齒輪箱內的潤滑油降溫，循環水上水和回水管線均為3/4"，進水溫度33℃，壓力4bar，回水溫度45℃，壓力2bar。

3.冷卻水工藝狀況及臨時采用對策：

循環水雜質較多，管線入口加裝過濾器，每周清理一次。但是齒輪箱在運行時，內部油溫高達110℃，高于潤滑油變質溫度100℃。設備過夏運行時，我們采取更換粘度更高的ISOVG320潤滑油來替代原有ISOVG220潤滑油；隨著循環水管線逐漸阻塞，壓差變小導致流量減弱，換熱效果差，也采取回水管直排地溝的方式來降溫，浪費大量循環水。

二、原因分析

這是齒輪箱齒輪損壞圖片

導致齒輪使用壽命短原因有以下幾個方面：

1.循環水潔凈度差，循環水中雜質較多，并且高溫導致管內壁結垢，導致管線阻塞，流速降低，換熱效果變差。

2.循環水壓力較低，回水和進水壓差小，換熱需要的冷卻水量不足。

3.齒輪箱體內部長期溫度高于設計溫度100℃，導致油品變質。

4.溫度高使得齒輪嚙合間隙偏離設計值，并且伴隨有軸承損壞。

綜上而言，齒輪箱損壞主要是因為潤滑油失效，齒輪在無潤滑的狀態下工作，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，使齒面點蝕或膠合形成加快，隨著時間加長，導致齒輪損壞。而潤滑油失效主要是因為冷卻水冷卻效果差。

我們要從根本上解決這個問題，必須從冷卻水方面入手解決，更換潔凈冷卻介質，同時增加冷卻水量。

三、改造措施

針對現場工作環境，從以下幾個方面考慮：

1.節約成本，對現場設施利舊改造，在成本上節約。

2.工藝水（蒸汽凝液）比較潔凈，經過冷卻溫度能滿足需求。

3.引用泵徹底解決冷卻水量不足問題。

利舊改造了一臺工藝水站，用30℃的工藝水進入齒輪箱，經過齒輪箱換熱水溫達到80℃，回水經過換熱器換熱，溫度再降低為30℃，循環提供聚合釜齒輪箱換熱冷卻，工藝水通過泵加壓，并聯進入3臺齒輪箱，單線流量達到0.8m3/h，壓力約6bar，通過盤管冷卻降低齒輪箱溫度，這次改造以后，3臺齒輪箱溫度皆能控制在65℃以后，達到生產需求。

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

四、效果對比分析

1.改造使得齒輪箱在運行時溫度從110℃降低為65℃。

2.齒輪箱的故障率大大降低，從投用后的連續2年內，沒有因為齒輪箱溫度高造成的齒輪箱故障。

3.維護方便，可靠穩定性更好，只需要運行初期水運清理一次泵入口過濾器即可，而后一年清理一次。

4.高溫夏季無需更換更高粘度的潤滑油。

5.齒輪箱溫度控制在65℃左右，齒輪箱齒輪壽命延長，齒輪箱故障率降低。

結論

在丁基橡膠行業，由于工藝生產工況比較特殊，在設計時，沒有考慮完全冷卻問題，設計冷卻方案不足，我們根據實際情況，科學計算，最終找了原因，采用潔凈的冷源，使用循環水站強制冷卻，解決了工程問題。

在我們的現實工藝條件中，由于現場問題復雜性，工況的復雜性，包括從成本上考慮，我們應本著靈活運用各種冷卻方案，各種冷卻方案結合，以達到高效，節能，長周期運行。

[1]GB/Z19414-2003工業用閉式齒輪傳動裝置.

[2]SHS010002-2004石油化工設備潤滑管理制度.

[3]SHS010001-2004石油化工設備完好標準.

[4]化工機械設計手冊.