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球磨机轴瓦发热问题的分析处理及专用润滑油的应用

球磨机是各种工矿企业制粉系统最重要的设备,在水泥行业新型干法水泥生产线大发展的今天,虽然大多企业都引进了效率更大的立磨制粉技术,但它也还局限于生料制粉领域,在煤粉及水泥制成中,球磨机现在及将来都还在相当长时间里担当重任。目前球磨机技术也在不断的发展中,从小型化到大型化,从边缘传动到中心传动,在水泥制成阶段,高效的双滑履球磨机被广泛采用,而且随着技术的不断进步、突破,也不断更大型化。
  球磨机技术在发展,设备运转的工况条件更加苛刻,球磨机支撑部位润滑凸显重要。虽然球磨机有边缘传动、中心传动,支撑部位润滑结构不尽相同,但是都离不开“轴承”原理,或者说“轴瓦”原理。目前润滑技术也随着球磨机技术有所发展,从被动润滑走向强制润滑,但是作为润滑产品的润滑油没有跟上球磨机的发展步伐,至今我国没有与之配套的专用润滑油,球磨机润滑仍停留在选用“齿轮油”润滑的尴尬境界,以致于球磨机轴瓦常常由于润滑不良,而出现温度高升、引起干摩擦烧瓦现象,虽然引起轴瓦升温的因素很多,但润滑油也是其重要因素之一。
1  因润滑引起球磨机轴瓦发热烧瓦的原因分析及解决办法
  设备加工安装精度不到位;轴瓦承重负荷过重;磨料温度过高;轴瓦润滑及冷却系统不畅;温测报警装置失效;润滑油承载能力不够等都能引起轴瓦发热,严重的会引起轴瓦表面合金熔化胶合发生烧瓦事故,在此主要对由于润滑引起的发热做一分析。
1.1供油系统供油不畅润滑缺油、冷却器效果不好引起的发热
  稀油站压力偏低、或管路堵塞导致供油量不足会引起润滑缺油致使轴瓦发热;同时稀油站压力偏低、或管路堵塞、油冷却不好会导致供油量不足,进出口油温偏差小,会造成轴瓦由于磨料及环境带来的传递热及自身摩擦热不能被带走,热量累积导致轴瓦温度升高。这样的发热通过调整供油压力,清洁供油管路,改进冷却系统就能达到降温效果。当然也要做到磨料温度控制,从进磨熟料抓起,首先降低熟料温度,控制进料额度,适当加大磨内风速,对于大型双滑履磨机也可以磨内设置喷水系统,磨尾衬板下铺设隔热材料,滑履罩安装透气、进气装置,增加散热能力等。
1.2 润滑油变质失效引起的发热
    有些企业对设备维护不到位,致使一些粉尘进入润滑油中产生负效应使润滑油变质,加大了轴瓦的摩擦力,甚至减小、或堵塞轴瓦间隙造成润滑失效,有的润滑油中串水导致润滑油乳化变质,有的润滑油使用周期过长、温度高致使氧化失效。这些因素很大程度在人为,通过润滑责任制,对设备、润滑油多观察、勤检测,保证润滑油不变质失效就可解决。
1.3 润滑油选择不当引起的发热
    在球磨机还没有专用油的情况下,企业选油是一个难题。做为球磨机设计及制造企业他们给用户提供的大多都是齿轮油,而在磨机运转过程中,水泥企业选油纷乱,对与同一台磨机和不同磨机不能做到根据设备运转负荷、运转温度、环境条件合理选用粘度等级、粘度指数等级、中、重极压等级不同的润滑油。比如河南一家水泥企业磨机用油常年都是一种型号320#中负荷齿轮油,冬夏不分,一旦设备出现轴瓦发热又乱换润滑油,甚至都用上了早被淘汰的汽缸油,以为可能油粘度越大越好。粘度、粘度指数是润滑油的重要指标,但最重要的是润滑油的抗极压、抗磨能力,也就是润滑油通过四球试验机得出的最大无卡咬负荷PB值;最大无烧结负荷PD值;综合磨损ZMZ值。从科学发展的角度说,一种润滑油它的粘度小,粘度指数高,抗极压、抗磨能力大是高品质的润滑油,通俗地说,粘度小利于热量传导散发,粘度指数高耐温效果好,抗极压、抗磨能力大承载负荷高,所以说选油要选用相对粘度小、粘度指数好、承载负荷高的润滑油。现在企业由于缺乏化验检测设备,不能完全做到准确选油、用油,轴瓦发热也就不可避免。
1.4 测温系统温度设置与润滑油承载能力不配引起的发热烧瓦.
  据不完全统计,当前水泥行业球磨机轴瓦温度的设定大都在60℃~70℃之间,这些数据一般都是磨机生产商要求设定的不得超限的保障性的运转温度。此数据的设定具有其一定的合理性,至少能保证球磨机轴瓦不高温烧瓦,但是此数据通过现场与一线设备主管交流、实践和科学分析,数据设定不太科学。我们认为温度的设定不仅要考虑轴瓦合金本身材质的耐温性,也应该充分考虑润滑油的承载能力,使测温系统温度设置与润滑油承载能力匹配。之所以轴瓦温度超过设定温度轴瓦容易被烧,是超过设限温度后,一般的齿轮油形成的油膜被破坏,摩擦力增大,金属之间产生“干磨”,由点及面,从而产生局部高温烧伤、烧毁轴瓦。
  如果一台磨机温度设定没有问题,但是如果他选择较低承载力的润滑油,在设备运转过程,一旦遇到相对复杂的、突然的工矿条件,轴瓦承受较大的冲击负荷,润滑就会骤然失效,局部温度陡然升高,拉伤、烧伤轴瓦;相反如果选择的是承载负荷高的润滑油,即便是遇到突发的工况条件,冲击负荷增大,由于油膜强度大不能被破坏,润滑依然到位,温升幅度小或不升,甚至可以提高磨机轴瓦设定温度。通过实践也证明了这一点,如果选用一种具有抗极压、抗磨损、抗乳化、抗氧化高品质的润滑油,完全可以提高球磨机轴瓦的设定温度。相对较低的、保守的、不完全科学的设定温度,会因为频繁的跳闸停机,严重影响水泥企业正常生产。
  值得注意的是有的人认为,润滑油的粘度愈大,其承载能力越大,选用粘度大的润滑油可以提高测温系统温度设置,这是一个误区。从科学的角度说,现有高品质高承载负荷的润滑油,大多都是因为添加了新型高效的多元复合添加剂才提高了承载能力,而不是提高了粘度。笔者曾对一种润滑油在四球试验机上进行了测试,其40℃运动粘度为960厘斯,最大无卡咬负荷PB值仅740N,通过加入各种抗磨剂、油性剂后测试PB值达到950N。有时候粘度相对小的润滑油却比粘度大的润滑油具有更高的承载能力也是这个道理。所以说测温系统温度设置应与润滑油承载能力匹配才更科学,润滑油承载能力高,测温系统温度设置可相应高一点,但不是无限。北京太行水泥、浙江常山水泥报警温度设置都达到90℃,有的更高。通过实验室试验和生产实践相结合得出如表1数据。

表1 润滑油承载能力与测温系统温度设置 

2 关于球磨机轴瓦专用油的研发
 为了适应我国水泥工业大型磨机润滑的需要,开发新型的球磨机轴瓦专用油成为洛阳正本润滑技术研究中心2008年的重要课题。
 相对运动的两个金属表面最佳的润滑方式是流体润滑,现实中完全的流体润滑是很少的,而经常存在的是边界润滑、混合润滑。干磨擦一般摩擦系数大于0.5,直至7;普通抗磨极压膜摩擦系数0.1~0.2;加入摩擦改进剂的油膜摩擦系数0.01~0.02;流体润滑的摩擦系数0.001~0.006。当完全的流体润滑不能实现时,为保证有一个良好的润滑界面,这就要通过润滑油中加入摩擦改进剂来实现。摩擦改进剂含有极性基,极性基团对金属面有很强的亲和力,其强有力地吸附在金属表面,形成牢固的吸附膜,隔离金属面接触,起到减小摩擦磨损。吸附膜分物理吸附膜和化学吸附膜,化学吸附实质就是添加剂作用金属表面在高温高压下进行化学反应,化学膜牢固持久。
 多年来,在回转窑托轮轴瓦专用油(HF-托轮油)的研究、生产改进方面取得了显著的成果,目前在水泥行业已有300多条新型干法生产线使用该产品,由此从中汲取了宝贵的经验。虽然回转窑托轮轴瓦和球磨机轴瓦在设备机构、轴瓦材质、运转环境、工况条件、转速负载、润滑方式等方面有很大的不同,但是其润滑原理是相通的,存在着同样的一个问题,怎样增进专用油的抗极压、抗磨损、抗乳化、抗氧化性能,使专用油能在最短的时间内在轴瓦表面形成最牢固的物理膜和化学膜,达到最佳的润滑效果,防止轴瓦升温烧瓦。
 基础油、添加剂的选择,配方的组成是专用油的关键。单纯地从润滑上说,合成油具有宽的温度操作范围、良好的热安定性、氧化安定性、水解安定性、剪切安定性,化学安定性和高的粘度指数,但是成本昂贵,为此我们选择了合成油和矿物油进行复配使用。选择基础油就让它有一定的抗压、抗磨、抗水、抗氧等性能,再加上新型高效的多元多功能复合添加剂,会更加使此种特性彰显出来。添加剂的选择我们参考了回转窑托轮轴瓦专用油(HF-托轮油)配方组成得来的经验,遵从新型、多元、多功能复配原则,最大限度地使轴瓦合金中的多种元素在添加剂中都能找到与其对应的活性物质,保证在高温高压条件下形成高强度的化学保护膜,同时通过复配使各种添加剂扬长避短产生协同效应,增强专用油的抗水性、耐温性、剪切性,使专用油有一个相对宽的适应范围。比如我们选择的有机钼、有机硼酸盐复合添加剂不仅能改进润滑油的摩擦系数,也能抗氧、抗磨等。在此基础上我们研制出了HF-球磨机轴瓦专用油。
 在同一台四球试验机上460#与460#HF-球磨机轴瓦专用油实验数据对比见表2。

3  HF-球磨机轴瓦专用油的应用
 2008年6月10日 我们洛阳正本润滑技术研究中心研制的HF-球磨机轴瓦专用油在河南新乡平原同力水泥有限公司双滑履球磨机上进行了应用。
 新乡平原同力水泥有限公司球磨机型号为:PC425,直径4.2×13m,自重220t,生产重量480t,功率3550kW,生产量150t/h, 测温系统温度设置65℃,油泵正常工作压力8.5kPa左右,工作电流185左右。
 6月正值气温升高,球磨机轴瓦受磨料、环境温度的双重影响,轴瓦温度不稳定,尤其是磨尾温度有些反常,测温系统时常报警跳闸,严重影响水泥的正常生产。6月10日球磨机轴瓦润滑系统换用了HF-球磨机轴瓦专用油。用上专用油8个小时后,轴瓦温度稳定在63℃,打开观察口,看到滑环表面被一层黄色的油膜所覆盖(这是物理吸附膜),与加油前明亮、有轻微拉伤的金属色形成鲜明的对比,运转电流从换油前的185A降至170A。
 进入7月份,球磨机轴瓦温度又开始冒高,不断地跳闸,但观察滑环表面,油膜已从黄色加重为黄红色,明显油膜比刚换上专用油时加厚,实质上是润滑油中多元多效减摩剂在高温高压下与金属表面作用吸附形成了一层更为牢固的化学膜。至于说跳闸是因为磨料温度过高传到了窑体,再有窑体传到滑环,滑履瓦温度随之升高。但是在温度升高的情况下,滑环表面依然能保持相当厚的油膜不被破坏,说明这种专用油能承载更高的负荷,在高温的情况下能保证良好的润滑效果,防止轴瓦因“干磨”而被擦伤,我们建议提高测温系统温度设置到75℃。
 从2008年6月10日至现在15个月过去了,新乡平原同力水泥有限公司双滑履球磨机轴瓦没有因润滑不良,轴瓦升温跳闸而停产。
 2009年8月15日贵州瑞安拉法基3m×11m单滑履磨机滑履瓦换用了HF-球磨机轴瓦专用油。它测温系统温度设置为65℃,原选用680#齿轮油润滑,由于一开机生产滑履瓦温度就升高跳闸,视滑环无油膜,球磨机不能正常开机。此次选用的HF-球磨机轴瓦专用油四球实验PB值大于1000N,球磨机不但顺利开机,而且瓦温始终维持在报警线以下61℃~62℃,显示了专用油的优越润滑性能。
 今年5月、8月HF-球磨机轴瓦专用油分别在青海浦峰民和水泥有限公司、河南登封水泥有限公司小型2.2×6.5m,2.3×7.5 m中空磨机上进行了应用。此种磨机润滑,是有中空轴颈上的油圈,在磨机旋转过程中,将润滑油带起通过刮油器淋油孔将润滑油浇注在中空轴上,达到轴瓦润滑的目的。由于这两家企业磨机设备和润滑状况都不好,轴瓦温度经常高,有病乱投医,选用了多种多型号的润滑油(如齿轮油、汽缸油、BS油等)都试验过仍不解决瓦温高油膜差的状况。针对其设备状况差这种情况,我们特意给调制了粘度指数大于100,40℃达到1000厘斯,PB值大于1000N的润滑油。他们都反映此种专用油,在高温高负荷运转情况下,润滑膜很难被破坏,因此设备安全度过了盛夏的考验。
 近两年来,HF-球磨机轴瓦专用油先后在多家水泥企业磨机上进行了实验应用,比如:兰丰水泥、鑫山水泥、智海水泥、瑞平水泥等,无论是双滑履磨机、单滑履磨机、中空磨机都取得了一定的效果。需要强调的是,润滑只是设备安全运转的一个必备条件,搞好润滑减摩的同时也要注重设备加工安装精度;轴瓦承重负荷;磨料温度高低等有关事项,比如设备如果是因磨料温度过高而引起轴瓦发热,就要另案处理“传导热”根源问题。
4  结束语
   通过以上分析、探讨、应用,对于球磨机轴瓦发热我们要详尽了解发热根源,客观科学地设置测温系统温度,深入理解润滑减摩原理,加强调整润滑油配方,正确选择润滑油并使用具有抗磨、抗氧、抗高温的专用润滑油,可以有效防止球磨机轴瓦发热烧瓦,保证高效生产。
 一切都有一个发展提高认识的过程,我们将与设备主管经常地交流,不断提高HF-球磨机轴瓦专用油质量性能效果,为水泥工业的发展尽一份力。

点击次数:2490次 发布时间:2012-1-30 【打印此页】【关闭
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