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氧化球團回轉(zhuǎn)窯潤滑技術(shù)節(jié)能改造

鞏義金立機械設(shè)備制造廠李工作為處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈設(shè)備鐵礦球團回轉(zhuǎn)窯清圈機創(chuàng)造者對回轉(zhuǎn)窯技術(shù)改造處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈方法技術(shù)有豐畗的實踐經(jīng)險從現(xiàn)場調(diào)研回轉(zhuǎn)窯大小齒輪潤滑現(xiàn)狀的磨損、潤滑油膜、溫度分析，認(rèn)定球團回轉(zhuǎn)窯大小齒輪潤滑效果不理想，提出采用摩擦學(xué)之潤滑技術(shù)，對回轉(zhuǎn)窯進行節(jié)能改造，空間是巨大的。

鐵礦球團回轉(zhuǎn)窯潤滑現(xiàn)狀

球團窯（回轉(zhuǎn)窯）屬于煅燒設(shè)備，結(jié)構(gòu)Ф4*30米，兩檔承托，下?lián)踺�，中間傳動，電機型號ZSN4-315-082，380V，1000rpm，440V，額定電流47.4A。勵磁電壓180V，勵磁電流16.4A，窯轉(zhuǎn)速0.47-1.4rpm；直流調(diào)速電機帶動減速機ZSY560，輸入功率190KW，高速軸1000rpm，速比61.5，低速軸最高轉(zhuǎn)速16.26rpm；盤車減速機ZL65-17-Ⅰ，速比46.22，減速機低速軸與Ⅰ道軸直聯(lián)，Ⅰ道軸小齒輪帶動大齒輪傳動；實際運行電流180-220A，運行轉(zhuǎn)速1.3rpm。旋向：窯頭觀順時針旋轉(zhuǎn)，傳動系統(tǒng)在左側(cè)（窯頭），窯頭窯尾密封系統(tǒng)。窯尾進球團由低溫逐漸進高溫煅燒，最高溫度1350℃。窯頭出球團進入環(huán)冷機冷卻出料。潤滑點：減速機、傳動軸承、大小齒輪、輪帶、托輪軸承、擋輪。設(shè)備特點：高溫、重負(fù)荷、粉塵、有水汽。用油情況：減速機用油CKC220；大小開式齒輪用油CKC680齒輪油，強制油池潤滑，大小齒輪齒面磨損、點蝕、磨痕、塑性變形。

潤滑情況：大小齒輪稀油站集中潤滑，125L/min，CKC680；托輪軸承用1#鋰基潤滑脂，擋輪軸承用2#鋰基潤滑脂。

溫度情況：大齒輪處窯皮220-257℃，大齒輪筋板75℃，大齒輪齒面邊部69℃，小齒輪55℃，傳動Ⅰ道軸47℃，擋輪軸72℃，擋輪84-90℃，托輪軸承外殼體68℃，減速機高軸端47℃，低軸端57℃，窯尾輪帶內(nèi)側(cè)200℃。

1.潤滑問題點分析：

1.1大小開式齒輪，齒面點蝕、擦傷，齒面存在半干摩擦，大齒輪齒面邊部磨損卷邊，如圖1。從現(xiàn)場齒面觀察，齒面點蝕、擦傷均與潤滑油的承載能力不足有關(guān)，CKC680的粘度指數(shù)只有90，F(xiàn)ZG齒輪實驗只有11級，梯姆肯法實驗200N，只能適合于中負(fù)荷的閉式齒輪用油，不適合重負(fù)荷的開式齒輪潤滑，因此油粘附性低，粘度指數(shù)低，承載力低，在齒輪運轉(zhuǎn)時易被甩落，油膜強度不高，擦傷導(dǎo)致過度磨損，齒面粗糙度增大，摩擦系數(shù)增加，大的滑動摩擦力使齒頂快速磨損，從而使齒輪副壽命降低。大小齒面磨損后，引起齒輪結(jié)合尺寸變化，在嚙合時大小齒輪出現(xiàn)振動，壽命降低。在潤滑油的選用上應(yīng)選用承載能力強、抗沖擊、粘度高的潤滑劑，改善潤滑條件，提高油膜厚度；保障足量的潤滑劑黏附在嚙合齒面，尤其是當(dāng)齒輪中心線和油池液面具有一定斜度時，注意油位的高度應(yīng)以高端為準(zhǔn)。
.2 托輪、擋輪、小齒輪軸承選潤滑脂承載能力低。

1.2.1托輪軸承目前應(yīng)用1#鋰基潤滑脂，擋輪軸承應(yīng)用2#鋰基潤滑脂，小齒輪軸承應(yīng)用2#鋰基潤滑脂，因窯開式齒輪振動，對托輪軸承、小齒輪軸承及潤滑脂剪切、沖擊振動。托輪軸承內(nèi)通有冷卻水降溫，冷卻水因受高低溫影響產(chǎn)生結(jié)晶水，進入軸承潤滑脂中，鋰基潤滑脂耐水淋性差，造成潤滑脂水解，失去潤滑作用，造成軸承過度磨損，壽命降低，如圖4。

1.2.2擋輪軸瓦，回轉(zhuǎn)窯受重力、安裝斜度影響一直在下方運行，下?lián)踺嗇S承承受來自窯體向下的作用力和沖擊力，溫度高達131℃，產(chǎn)生的高溫來自窯體向下的力，擠壓擋輪傳遞熱量和輻射熱，擋輪軸承受的力和溫度傳遞給軸承，軸承要合理消化沖擊壓力和熱量，通過潤滑劑來降溫和消化壓力，最終將減緩的壓力傳遞到擋輪底座，但是現(xiàn)場使用的2#鋰基潤滑脂無法承受如此高溫、高壓，導(dǎo)致?lián)踺嗇S承磨損快，使用周期短。
1.2.3小齒輪軸承，主要承受來自大小齒輪嚙合傳遞的壓力，從大齒輪的齒面油膜看油膜形成不足50%，齒面沒有油膜存在，在大小齒輪沒有良好的潤滑情況下，也就無法減緩大齒輪的沖擊載荷，來自大齒輪的壓力傳遞到小齒輪上，小齒輪的壓力也就壓在了兩側(cè)軸承上，軸承選擇鋰基潤滑脂不具備抗高壓、抗沖擊載荷，軸承的壽命會大大降低。
2. 傳動電流明顯偏高，耗能高，原因分析：

2.1大小齒輪無良好油膜形成，齒面粗糙度大，摩擦系數(shù)偏大，摩擦阻力大，力F=μ×M，運行電流高；滑動摩擦系數(shù)0.05-0.10，做好潤滑，可實現(xiàn)成倍降低摩擦系數(shù)， 實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.2 齒面潤滑不良，窯體不能上下調(diào)整，向下跑的力大，抗在擋輪上，承受向上的反作用力，導(dǎo)致力疊加，造成電流高。

2.3 兩檔四組承托系統(tǒng)八個軸承的高溫，高溫主要來自潤滑不良和熱輻射，說明軸承受力磨損產(chǎn)生高溫，托輪軸承摩擦系數(shù)隨著高溫而增加。

2.4 有這么多的潤滑問題，設(shè)備的運轉(zhuǎn)率會受到影響，備件磨損使用壽命會降低。3. 影響磨損的因素分析

3.1 a材料對磨損的影響；b表面加工質(zhì)量對磨損的影響；c機件的工作條件對磨損的影響，如：速度特征、溫度變化、負(fù)荷；d潤滑對磨損的影響。從現(xiàn)場的設(shè)備實際情況看，a、b、c條款，設(shè)備使用方很難改變，唯一能改變是d潤滑條件。

3.2 從表中看出，摩擦副在有潤滑劑和無潤滑劑情況下的摩擦系數(shù)是不同的，由此看出在潤滑良好和潤滑一般情況下也是不同的。只有提高潤滑水平，才能降低摩擦系數(shù)，降低了摩擦系數(shù)也就是降低了摩擦副的磨損，減少了摩擦力，減少了電機耗用的電能，同時又起到節(jié)電的效果。

3.3 根據(jù)摩擦原理我們現(xiàn)場能控制的是潤滑，通過合理的潤滑來降低磨損，降低摩擦系數(shù)。

3.4從現(xiàn)場調(diào)研回轉(zhuǎn)窯摩擦副的磨損、潤滑油膜、溫度分析，潤滑效果不理想，采用摩擦學(xué)之潤滑技術(shù)，對回轉(zhuǎn)窯進行改造，空間是巨大的。

4.潤滑改造方案

4.1 解決大小齒輪的磨損問題，實際上就是解決潤滑問題，現(xiàn)用CKC680齒輪油粘度指數(shù)只有90，F(xiàn)ZG齒輪試驗11級，抗剪切能力低，重新選潤滑劑，控制污染。CKC680齒輪油，當(dāng)溫度到70℃時，粘度只有130，80℃時粘度只有84.8，當(dāng)溫度在-5℃時已凝固，不再流動，油泵無法供油，出現(xiàn)無油潤滑，油膜厚度不足1μm，如現(xiàn)場大于1μm的粉塵顆粒進入油箱、齒面將發(fā)生磨料磨損，導(dǎo)致齒面磨損。從現(xiàn)場齒輪形成油膜觀察，屬于混合潤滑，干摩擦占到30-50%左右，混合潤滑的摩擦系數(shù)0.5-0.15，而全膜潤滑的摩擦系數(shù)0.001-0.008，如圖7。從摩擦學(xué)理論分析，摩擦力：F=μN，N：法向載荷，μ：摩擦系數(shù)。載荷一定，我們希望摩擦系數(shù)越小越好，用力越小，電機消耗的功率就小。

4.2 大齒輪潤滑改造方案，選擇適合于開式齒輪潤滑的G.Beslux Crown R Fluid半流體潤滑脂，黏度指數(shù)高，耐高溫、油膜厚、抗沖擊載荷、有黏附性、不甩落，對點蝕后的齒面有修補作用，實現(xiàn)全膜潤滑，降低摩擦系數(shù)。潤滑方式可采用油浴潤滑，也可實施油霧潤滑。

改造方案一：開式齒輪潤滑劑只是油膜起潤滑作用，建議縮小油池，油池底部距小齒輪齒頂100mm，側(cè)部距小齒輪各150mm，如圖8，油位填至小齒輪的一個齒高即可，一次性加入大約50KG；

方案二：大齒輪帶油潤滑，在大齒輪垂直下方90o加擋油板，如圖9，油位填至大齒輪一個齒高，一次性加入需150Kg。改造方案三，改造齒面觀察孔，防止甩油。兩種方案在第一次運行時，大小齒輪嚙合處預(yù)先加油潤滑，隨著回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)，大齒面沾油后，要及時補充油至一個齒高，正常后根據(jù)實際情況定時補油。在沒有泄漏情況下，回轉(zhuǎn)窯每月消耗5KG。大小齒輪改造前后齒面油膜對比,如圖 略。
4.3 托輪軸承、擋輪軸承現(xiàn)用鋰基潤滑脂。鋰基潤滑脂使用溫度-20-120℃，應(yīng)用在中小負(fù)荷的設(shè)備軸承部位還可，但用在重載荷、有沖擊、水淋、高溫設(shè)備不適合。需重新選承載能力強、抗沖擊載荷的潤滑脂，潤滑脂要求具備：重載、低轉(zhuǎn)速、耐高溫、抗沖擊，選用G.Beslux plex EH-2。

4.4 減緩回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)振動的方法，a大小齒輪采用G.Beslux Crown R Fluid潤滑劑后，油膜厚度大，因油中添加了固體潤滑劑石墨，起到減震作用；b G.Beslux plex EH-2/G潤滑脂具有抗沖擊減震，油膜強度高，具有無與倫比的效果，耐高溫，延長使用壽命，加大了全膜潤滑比例，降低摩擦系數(shù)，起到節(jié)能降耗效。

4.5 窯身減速機建議換用CKD460齒輪油，從減速機的轉(zhuǎn)速、溫度、負(fù)荷考慮，用CKD460更適合減速機用油。

5.潤滑節(jié)能效益評估

本方案是潤滑技術(shù)的實踐，不單單是潤滑材料的升級，實際是潤滑節(jié)能的實踐，通過潤滑技術(shù)合理應(yīng)用降低摩擦系數(shù)，減少磨損，提高設(shè)備利用率。

5.1 經(jīng)濟效益分析

5.1.1節(jié)電，摩擦力F=μ×m，μ摩擦系數(shù)在不同的潤滑條件下是可變的，金屬與金屬干摩擦?xí)r，摩擦系數(shù)是0.15-0.5，而有潤滑時，滾動摩擦系數(shù)為0.001-0.008，滑動摩擦系數(shù)0.05，在產(chǎn)能載荷M不變，降低了μ，摩擦力就降低了，這個F就是電機用的摩擦力，也就是電流做無用功率減少了。按現(xiàn)場改造前后對比，根據(jù)以往案例，比較保守可降低電流10-15%，產(chǎn)生經(jīng)濟效益：190×380×0.9×0.85×1.732×24×300×10%÷1000×0.8元（電價）=5.51萬元。
5.1.2 降低磨損，備件、軸承更換周期延長3倍以上，據(jù)統(tǒng)計每年檢修消耗的備件材料費用70萬元（不含人工費），與潤滑有關(guān)的備件費用按30%計算就是21萬元。降低潤滑故障可減少備件費用21萬元。如遇大修備件費用將成倍增加，延長大齒輪更換周期，一次需30萬元，本次不做討論。

5.1.3 降低設(shè)備故障率50%，減少外委檢修費用，按年發(fā)生外委費用35萬元計算，可節(jié)約17.5萬元。

5.1.4 減少停機損失，每次開窯需烘窯至正常運行費用10萬元左右，每年減少兩次故障停窯，可節(jié)約20萬元。

5.1.5 減少故障停窯，確保球團燒結(jié)質(zhì)量，效益不計。做好潤滑技術(shù)升級，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)振動減緩，窯內(nèi)耐火磚壽命將延長。

5.1.6 合計節(jié)約 5.51+21+21+20=50.01萬元。

5.2 企業(yè)環(huán)境效益，減少油品泄漏，保護設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境，提高企業(yè)形象。

5.3合理潤滑投資

5.3.1 潤滑技術(shù)改造，屬于一次性投入，改造開式齒輪罩子和油池，大約3萬元。

5.3.2 配合檢修換油，新潤滑材料投入，合計6萬余元。

5.3.3 原用潤滑油脂，開式齒輪用CKC680,200L，一年用量10桶，每桶3600元，小計36000元；托輪、擋輪等軸承合計年用潤滑脂180KG，20元/KG，小計3600元；總計39600元。

5.3.4 實際投資：30000+（66680-39600）=57080元。

5.4 創(chuàng)造經(jīng)濟效益50.01-5.708=44.302萬元。

6．本次潤滑技術(shù)改造沒有涉及輪帶改造，留待下次討論。

河南鞏義金立機械設(shè)備制造廠李工友情提示：冶金回轉(zhuǎn)窯清圈機處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈設(shè)備是水泥生產(chǎn)線中和氧化球團生產(chǎn)線中以及活性石灰生產(chǎn)線中屬于不可或缺的設(shè)備，