油液監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用-----AOD轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)大齒輪的故障診斷

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油液監(jiān)測技術(shù)

  油液監(jiān)測技術(shù)就是通過對設(shè)備在用潤滑油的理化性能指標(biāo)、磨損金屬和污染雜質(zhì)顆粒的定期跟蹤監(jiān)測，及時(shí)了解掌握設(shè)備的潤滑和磨損狀態(tài)信息，診斷設(shè)備磨損故障的類型、部位和原因，為設(shè)備維修提供科學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)維修和潤滑管理，從而預(yù)防設(shè)備重大事故發(fā)生的發(fā)生，降低維護(hù)費(fèi)用。

AOD轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)大齒輪

  AOD轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置是典型的大型低速重載回轉(zhuǎn)設(shè)備，屬于煉鋼廠不銹鋼生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，其傾動(dòng)大齒輪的設(shè)計(jì)壽命為10 年左右，倘若其發(fā)生故障，將直接影響到不銹鋼產(chǎn)量并給工廠造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。正是因?yàn)槠渲匾裕圆捎糜鸵罕O(jiān)測技術(shù)來監(jiān)測齒輪的磨損狀態(tài)，下面來具體了解一下如何進(jìn)行監(jiān)測及其方法。

AOD轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)大齒輪技術(shù)參數(shù)及監(jiān)測方法

 AOD傾動(dòng)機(jī)械裝置采用全懸掛二點(diǎn)嚙合扭力桿平衡方式，其技術(shù)參數(shù)如下：

  1、傾動(dòng)力矩： 2×106 N·m；

  2、大齒輪轉(zhuǎn)速： 0.15 ～1.5 r/min；

  3、直齒圓柱齒輪模數(shù) m = 20， 齒數(shù)Z1 / Z2 = 20 /132，齒寬b= 480 mm，分度圓直徑d1 / d2 = 400 /2640；

  4、小齒輪材質(zhì)：17CrN iMo6，滲碳淬火磨齒，齒廓和齒向修形，齒面粗糙度 Ra 0.8μm ，齒面硬度 HRC 57～61；

  5、大齒輪材質(zhì): 30C rN iMo8V，調(diào)質(zhì)σb = 1200 ～ 1350 N /mm2 ，磨齒和齒廓修形，齒面粗糙度 R 0.8μm ，齒面硬度 HB360 ～400；

  6、潤滑油黏度等級(jí)為ISO460，牌號(hào)為 BMP460。

監(jiān)測儀器

  本設(shè)備所用的監(jiān)測及分析裝置主要有: SPECTRO M 型油料光譜儀（Spectroil Co.）；雙聯(lián)分析式鐵譜儀（Standard Oil Co.）；RPD 旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀（Predict Technologies Co.）；BX60 鐵譜顯微鏡（Olymp us）等。

  1、光譜分析結(jié)果

  通過3月16 日和 3月28日分別對該設(shè)備實(shí)施了2次取樣分析，測試數(shù)據(jù)見表1。由于取樣時(shí)停機(jī)時(shí)間略有不同，因此數(shù)據(jù)略有差別。從光譜分析可以發(fā)現(xiàn)潤滑油中鉬和鐵元素含量很高，其中鉬元素來源于潤滑油添加劑，而鐵元素來源于齒輪副的磨損。

    2、鐵譜分析結(jié)果

  對2種油樣進(jìn)行鐵譜分析顯示潤滑油中存在眾多大尺寸的鋼質(zhì)磨粒，其種類有片狀磨粒、嚴(yán)重滑動(dòng)磨粒、切削狀磨粒和塊狀磨粒。其中片狀磨粒（見圖1）和嚴(yán)重滑動(dòng)磨粒（見圖2）的大尺寸均在200μm以上；而切削狀磨粒（見圖3）則比較粗大，其大長軸尺寸也在200μm以上；塊狀磨粒的尺寸也達(dá)到了150μm×120μm（見圖4）。這些大尺寸鋼質(zhì)磨粒的存在，顯示出齒輪副存在異常磨損，齒面出現(xiàn)了點(diǎn)蝕現(xiàn)象，為此建議設(shè)備點(diǎn)檢方盡早打開箱蓋全面檢查齒面狀態(tài)。

齒面檢查結(jié)果

  利用生產(chǎn)的間隙時(shí)間，對齒輪箱進(jìn)行了開蓋檢查，檢查結(jié)果如圖5所示。從大齒輪各齒面狀態(tài)來看，其輪齒節(jié)線上下齒面的材料有不同程度的磨損損失，離節(jié)線越遠(yuǎn)，磨損量越大，而節(jié)線處的材料幾乎沒有損失，所以在節(jié)線處可以看到一條連續(xù)的凸起線。從齒面損傷形式來看，大齒輪應(yīng)屬于中等磨損，但各齒面節(jié)線附近已經(jīng)出現(xiàn)一定數(shù)量的點(diǎn)蝕坑，說明磨損程度已經(jīng)趨于嚴(yán)重。而與之配對的小齒輪由于是硬齒面，其磨損程度相對較好。

故障原因分析

  為什么設(shè)計(jì)壽命達(dá) 10年之久的齒輪，在短短2年之內(nèi)就出現(xiàn)了如此嚴(yán)重的異常磨損呢? 由于該轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置屬于典型低速重載設(shè)備，在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的速度很低（大齒輪轉(zhuǎn)速僅為0.15～1.5 r/min），油膜的形成比較困難，因此重載齒輪副基本處于邊界潤滑狀態(tài)。在這種條件下，要求所選用的潤滑劑必須具有優(yōu)良的極壓抗磨性能，否則會(huì)導(dǎo)致兩摩擦表面的直接接觸，從而使得齒輪表面出現(xiàn)異常磨損甚至膠合現(xiàn)象。

  極壓抗磨劑能夠在金屬表面承受負(fù)荷的條件下，起防止金屬表面的磨損、擦傷甚至燒結(jié)的作用。其作用機(jī)制大體如下：當(dāng)摩擦面接觸壓力高時(shí)，兩金屬表面的凸凹點(diǎn)互相嚙合，產(chǎn)生局部高壓和高溫，此時(shí)若潤滑油中含有活性硫、磷等類型化合物的極壓抗磨劑時(shí)，將與金屬表面發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)，生成剪切強(qiáng)度低的硫化物、磷化物類無機(jī)保護(hù)膜，從而將兩摩擦表面隔開，達(dá)到防止金屬的磨損和燒結(jié)的目的。因此 ,低速重載齒輪副所選用的潤滑劑必須具有良好的極壓抗磨能力，目前該設(shè)備所用 BMB460潤滑油的極壓抗磨性能如何尚待進(jìn)一步考察。

  如果潤滑劑的潤滑效果不佳或出現(xiàn)污染雜質(zhì)（比如大尺寸的金屬磨粒或其他硬質(zhì)顆粒），就會(huì)在比較短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)中等程度的磨損損傷。通常齒輪副的中等磨損是在半年至一年時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的，但由于轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率很低，也就是說齒輪副的累積工作時(shí)間并不算很長，故在不到二年的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了中等磨損同樣屬于此類故障。

檢修與維護(hù)建議

  從目前傾動(dòng)裝置大齒輪齒面的磨損狀況來看，如不及時(shí)采取有效措施，將會(huì)導(dǎo)致齒輪過度磨損，工作齒面材料將被大量磨掉，齒厚減薄齒頂變尖，漸開線齒廓形狀將被破壞，后出現(xiàn)嚴(yán)重的噪聲和振動(dòng)，甚至發(fā)生彎曲疲勞斷齒，并且還會(huì)波及到硬齒面的小齒輪，終使得小齒輪也發(fā)生損傷。因此提出如下建議：
  （1）加強(qiáng)現(xiàn)場點(diǎn)檢的日常巡檢工作，確保齒輪齒面均勻的噴油量，確保摩擦副得到良好的潤滑。
  （2）及時(shí)更換潤滑油或加強(qiáng)過濾，以減少因大尺寸磨粒（磨料）的存在而導(dǎo)致對齒面的進(jìn)一步損傷 。
  （3）縮短取樣分析周期，跟蹤齒輪的磨損發(fā)展趨勢。
  （4）對潤滑油的極壓抗磨性能等指標(biāo)進(jìn)行考察 ,使用極壓抗磨性能更好的潤滑劑（必要時(shí)還可以考慮適當(dāng)提高其黏度等級(jí)），以改善齒輪副的潤滑效果，盡量延長齒輪的使用壽命 。
   （5）在定修時(shí)對大齒輪齒面進(jìn)行無損探傷檢測 ,檢查齒輪的磨損嚴(yán)重程度。