压缩机组齿轮箱瓦温高处理措施

压缩机组齿轮箱瓦温高处理措施

环芳芳

身份证号码：32068219881209XXXX江苏南京210012

摘要：本文主要针对压缩机组齿轮箱瓦温高处理展开分析，探讨了温度过高的基本的情况，继而分析了压缩机组齿轮箱瓦温高处理的措施和方法，可供参考。

关键词：压缩机组；齿轮箱瓦；温高；处理

前言

在压缩机组齿轮箱瓦温高处理的过程中，要采取更好的处理方法和处理措施，才能够确保压缩机组齿轮箱瓦温高处理的效果，提高处理的质量和整体的水平。

1、齿轮箱概述

在机床设计机械小零部件的时候，齿轮箱采用的大多是小体积的零件，并且从形态上多样化比较复杂，另外其尺寸也很难测定，加工的部分相对也比较多，所以会出现几何公差，并且要有更准确的几何公差值来进行，这些问题都是齿轮箱加工时需要考虑的，所以非常有必要探讨研究齿轮箱的加工和设计。用齿轮箱加工烟草来举例说明，齿轮箱卷接机组后部非常关键的零件是ZJ19B，我们分析该齿轮的特点后可以分析出齿轮箱在工作中出现很大的难度，有如下几个方面：齿轮箱的尺寸和空间比较小，不能进行测量，尤其在加工时不容易进行监控，不能用测量来满足保证；齿轮箱本省需要很多的加工部位，几何公差相对也严格了很多；齿轮箱并没有准确的定位面不能准确进行装夹；齿轮箱所用的材料在经受压力的时候容易变形而不能承受。

2、现状和存在的问题

2.1设备概况

国产空分装置中空气压缩机组由西安陕鼓动力股份有限公司生产制造。其中齿轮箱由台朔重工股份有限公司制造,技术参数如下：

设计功率:10456KW齿形:人字齿

设计转速:5130/12762r/min

设备型号：TA320-SFC齿数：41/102

操作系数：1.（6DIN3990模数：4.0

2.2存在问题

压缩机组于2010年10月8日开始试车。2011年10月15日齿轮箱高速轴径向轴承温度（以下简称瓦温）开始升高，其中非联轴器侧瓦温高达120℃。于2011年11月装置停车对其进行检修检查，发现高速轴两端轴颈已变色发黄，径向轴承下瓦瓦面均烧黑，上瓦出现不同程度的刮瓦。

2.3轴承结构及原理

齿轮箱高速轴径向轴承采用二油契轴承，依靠液体润滑剂动压力形成的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷的滑动轴承。即依靠轴颈本身的回转，把润滑油带入轴与轴承之间，建立起油膜压力以承受载荷。这种支承载荷的现象通常称为油楔承载。随着轴的转动，润滑油附着在轴颈表面，被带入油楔中，成楔形油膜，产生油膜压力。当足以平衡轴的重量时，轴就悬在油楔旋转。

3、问题原因分析及处理

机组轴承温度升高也是机组运行的一个重要监测指标，也是机组事故常见的问题之一。引起瓦温升高的原因如下：

3.1温度计安装不当或测温探头损坏。检查测温套的安装情况，校准温度计，或更换损坏的测温探头。

3.2供油温度高或油质不符合要求检查冷却水的压力和流量，投用备用冷却器或更换补充新油。

3.3润滑油量减小、油压低或管网堵塞油量分布不均。检查油的粘度、含水量和抗乳化度等，是否有堵塞现象3.4安装不当引起偏载。检查对中。

3.4轴承的自身设计问题。在进油量不变的情况下，轴承间隙和轴承偏心率也是导致进油量不足的主要原因。轴承间隙直接影响形成油膜的厚度以及油膜的承载能力，最终体现在油温上。影响轴承间隙的原因主要包括以下两个方面：3.4.1轴承内径；3.4.2轴承偏心距；

按照台朔重工给定的齿轮箱高速轴轴承间隙范围0.18-0.23mm，但根据轴承加工尺寸计算最小轴承间隙i，

i=D－d－2e……………………(1)

式中：

d——高速轴轴颈直径,124.83mm；

D——轴承内径,125.14mm；

E——二油楔轴承偏心距,0.07mm

得到轴承最小间隙0.17+0.025mm

由此可知本次轴承温度高的主要原因是轴承间隙偏小，油膜薄承压大，摩擦力大，生成热量多，在润滑油量不变的情况下，热量不能及时被带走，导致热量滞留，温度升高，后破坏油膜，烧毁轴瓦。

根据国内类似轴承的设计经验，得到合理偏心率计算公式：

e=D×0.15%×0.5………………(2)

式中：

D——轴瓦内径，125mm；得到：

e=0.0938mm,

齿轮箱高速轴径向轴承给定偏心距e1=0.07mm＜e由此可知本轴承的偏心距已经偏小。只有轴承内径是导致轴承间隙偏小的主要原因。

4、处理措施

通过上述分析，轴承进油量小是本次轴承温度升高的主要原因。影响轴承的进油量除了管网供油不足，二油楔轴承自身设计缺陷也是主要原因。主要包括轴承设计最小间隙和偏心距。高速轴轴颈d=124.83mm，轴承间隙的合理范围在0.25-0.35之间，但间隙过大对油膜形成不利，并增大油的消耗量，综合设备运行及生产的需要暂时无法修改润滑油管网。根据相关经验最终增加偏心距，增大轴承内径，使轴承间隙达到0.23-0.25mm之间。根据轴承偏心距计算公式可知，此轴承的理想偏心距为0.0938mm，在确定偏心距后，依照轴承最小间隙公式(1)可计算本轴承的最小间隙。

D=125.2-125.28mm

通过上述计算并结合二油楔轴承特性，以及结合国内先进的经验进行轴承整改。

5、齿轮箱故障诊断的策略

齿轮箱是齿轮与轴承共存的统一机械体，其因加工缺陷或者受到压力而产生的种种故障都值得关注，一般而言，通常采用以下几种方法：

5.1倒频谱分析的办法

倒频谱分析也称二次频谱分析，是近代信号处理科学中的一项新技术。当机械信号的频谱图出现难以识别的多族调制边频时，倒频谱可以分解和识别故障频率，分析和诊断故障产生的原因。

针对于具备若干对的齿轮相互啮合的齿轮箱振动频谱图，因每一对齿轮啮合的时候会出现边频带，当个别的边频带交织集中分布时，只进行频率细化的识别分析是远远不够的，因倒频谱会把功率谱当中的谐波转变为倒频谱图里面的单根谱线，它的位置也就暗示着功率谱中相应的谐波频率相隔时段。

倒频谱的另一个显著优势是相对于传感器的信号传输路径或者测点方位反映不灵敏，对于频率的调控和振幅的数值间的关联不敏感，反过来有助于监测故障信号的大小，而未测量出某一个测点振幅的具体数值。

5.2边频带分析办法

通常意义上，从两个方面分析边频带，一个是比照每一次测量过程中边频带振幅的变动范围；还有一个是借助于边频带频率的对称特性，查看具体的频率关系，明定是不是同一组的边频带，若是，则能顺着得出调制信号的频率数值和齿轮箱啮合的频率大小。

需要指出的是，齿轮的脱落、齿根上面的裂痕和个别断齿等个别故障会出现明显的瞬态调制，在啮合的方位及其两侧也会有一系列的边带，它们的特征主要是阶数比较稠密、谱线散乱。因高阶变频相互之间的层叠而导致边频的形状各不相同。若出现明显的局部故障还能促使谐波的成分及其转动的频率上升。

5.3功率谱分析的办法

功率谱是随机过程的统计平均概念，平稳随机过程的功率谱是一个确定函数。该办法能确定齿轮箱振动信号的频率构成以及振动能量在每一个频率上面的分布情况，因功率谱与振幅的数值构成平方关系，所以，相较于振幅数值谱，功率谱会更能凸显谐波的线状谱组成要素和啮合的频率，减少振动信号引发的一系列“毛刺”现象。

结语

二油楔轴承在运行中的监测要兼顾轴承温度和轴承振动两个方面，在满足轴承间隙的同时，保证相对间隙，为油膜达到良好的运行环境。针对大型机组在运行过程中出轴承温度升高的问题，在保证不影响正常生产的前提下可通过调节工作润滑油压力、温度等改善状况但并不能使问题得到解决。在排除所有外围的原因后，设计也是用户值得推敲的一个问题。通过国内外的相关经验结合现场的实际才能最有效的解决问题。

参考文献：

[1]孙振明，徐敏强，王日新.齿轮箱故障诊断中信号解调方法的研究[J].中国机械工程.2017（17）.34