Снижение износа и продление срока службы редуктора редуктора измельчителя угля

На угольной электростанции, работающей на западе США, был короткий срок службы редуктора при измельчении угля. После ежегодной проверки коробки передач результаты анализа масла показали, что трансмиссионное масло AGMA 6EP (ISO 320), рекомендованное производителем оригинального оборудования, не обеспечивает адекватной смазки и защиты на основе результатов анализа масла и проверки коробки передач после одного года эксплуатации. Это было подтверждено чрезмерным износом металлов и более низкими уровнями вязкости в отчетах об отработанном масле. После дальнейшего анализа использованного трансмиссионного масла с противозадирными присадками, неисправные коробки передач были вызваны чрезмерным накоплением твердых частиц в смазке и истощением пакета присадок с противозадирными присадками. Загрязнение твердыми частицами состояло в основном из грязи, угольной пыли и металлических частиц, образовавшихся в результате износа подшипников и зубьев шестерен, что привело к цепной реакции чрезмерного износа.

Описание редуктора измельчителя и эксплуатационные расходы

Конструкция редуктора измельчителя на заводе восходит к началу 1960-х годов. Конструкция редуктора состоит из стальной червячной передачи, приводимой в движение большим электродвигателем со скоростью 800 об / мин, который приводит в движение бронзовую зубчатую передачу, напрямую подключенную к шлифовальному столу. Картер вмещает 255 галлонов трансмиссионного масла, температура которого регулируется встроенным теплообменником с водяным охлаждением. Нефильтрованное трансмиссионное масло ISO 320 EP рекомендуется для смазки шестерен и подшипников, покрытых бронзой и сталью.

Несмотря на то, что эта конструкция редуктора является прочной и простой, затраты на техническое обслуживание становились чрезмерными, а интервалы технического обслуживания / ремонта не соответствовали графикам выработки электроэнергии на станции. Фактически, типичные затраты на техническое обслуживание и интервалы для каждого редуктора измельчителя были следующими:

• Замена масла требовалась каждые 12 месяцев, что обходилось в 5000 долларов США в виде материалов и рабочей силы и от 20 000 до 50 000 долларов в связи с потерями в производстве электроэнергии, что типично для большинства угольных энергоблоков того времени.

• После 10 лет эксплуатации бронзовое зубчатое колесо было повернуто, чтобы обнажить изношенные зубья шестерни. Это потребовало четырехнедельного рабочего времени и включало ремонтные работы общей стоимостью 300 000 долларов США за единицу.

• После 20 лет эксплуатации потребовалась полная перестройка коробки передач. Стоимость запчастей и рабочей силы для этой работы превысила 450 000 долларов на коробку передач, а потери производства обошлись еще в 250 000 долларов на измельчитель.

Поскольку на станции работают 13 измельчителей угля, затраты на техническое обслуживание и простои быстро увеличиваются.

Прерывание цепной реакции износа

Тщательный предварительный анализ изношенных компонентов показал, что бронзовая поверхность шестерни подвергалась значительному скользящему контакту и растрескиванию. Со временем износ бронзовых поверхностей зубчатых колес становился все более значительным. Персонал завода начал поиск лучшей системы смазки, чтобы прервать цепную реакцию износа.

Персонал завода подозревал, что характер износа поверхностей бронзовых упорных зубчатых колес объясняется несколькими факторами, в том числе высоким содержанием твердых частиц в виде угольной пыли и грязи в трансмиссионном масле и каталитическими реакциями между присадками к трансмиссионному маслу и некоторыми образующимися твердыми частицами. Кроме того, химическое воздействие пакета противозадирных присадок во время работы приводило к образованию высоких уровней меди в трансмиссионном масле, скорее всего, из-за того, что серно-фосфорная противозадирная присадка активна на бронзовой зубчатой ​​передаче, что приводит к высокому уровню меди в трансмиссионном масле

Быстро стало ясно, что эти проблемы необходимо решать. Персонал завода искал способы лучше изолировать редуктор от попадания в него твердых частиц, в первую очередь в виде угольной пыли. Кроме того, были предприняты большие усилия для внедрения методов фильтрации и опций трансмиссионного масла для быстрого улавливания твердых частиц и образовавшихся частиц износа, а также была применена усовершенствованная технология смазки (как базовое масло, так и пакеты присадок), чтобы обеспечить увеличенные интервалы технического обслуживания без штрафов за потребление энергии.

Решение проблемы

После периода проб и ошибок, в ходе которого были проверены различные решения на эффективность, успех в прерывании цепной реакции износа был достигнут за счет проникновения твердых частиц, метода фильтрации и требований клиентов.

Проникновение твердых частиц удалось успешно контролировать за счет использования осушающих фильтров сапуна на вентиляционных отверстиях коробки передач и очень пристального внимания к уплотнениям стола измельчения. Первоначальный код чистоты ISO 23/21/18 (согласно ISO 4406-1999) был достигнут с помощью агрессивной фильтрации сапуна. До внедрения защиты от проникновения твердых частиц сотрудники не могли установить целевой уровень чистоты по ISO из-за очень высокого содержания твердых частиц. Исторически сложилось так, что фильтрация трансмиссионных масел ISO 320 и 460 в условиях измельчения угля оказалась очень сложной задачей.

Тем не менее, персонал завода определил, что система фильтрации почек будет одним из лучших вариантов для удаления твердых частиц из коробки передач измельчителя и решения проблемы износа шестерен. Эффективная система фильтрации с петлей почек должна иметь следующие характеристики:

• Высокая грязеемкость

• Низкие требования к обслуживанию. (При нормальных условиях эксплуатации замена фильтра не требуется чаще одного раза в месяц)

• Очевидное улучшение трансмиссионного масла в течение одной недели после предварительного технического обслуживания

• Постоянная очистка трансмиссионного масла и эффективное поддержание целевого кода чистоты 18/15/11 согласно ISO 4406-1999

• Точки отбора проб до и после фильтрации для оценки эффективности фильтра

• Монтаж на салазках

• Места всасывания и нагнетания спроектированы таким образом, чтобы исключить опасность возгорания, а также полный оборот маслосборника коробки передач каждые 30 минут.

• Размер фильтрующего салазок не мешает нормальному техническому обслуживанию

Достижения в технологии фильтрации

Было установлено, что передовая технология фильтрации, которая отвечала бы вышеуказанным требованиям для этого применения, легко доступна для тяжелого трансмиссионного масла. Автономный блок фильтрации почек с использованием высокоэффективного синтетического фильтрующего материала с высокой грязеемкостью был установлен с использованием двух корпусов фильтров, установленных последовательно с элементом одинакового размера в обоих корпусах.

Первоначально рекомендованные для пробной установки фильтрующие элементы были оценены как Beta 25 =200 на первом этапе и Beta 10 =200 на втором этапе. Поток масла подавался лопастным насосом мощностью 10 галлонов в минуту для трансмиссионного масла 460 сСт (2500 SUS). Температурный диапазон системной жидкости варьировался от 65 градусов по Фаренгейту (18 по Цельсию) на холостом ходу до 130 F (54 C) при нормальной работе. Фильтровальный блок был установлен с линией всасывания, входящей в блок фильтров непосредственно со дна резервуара, а выпускная линия, или линия нагнетания фильтров, была подключена непосредственно к верхней части резервуара.

В настоящее время состояние фильтрующего элемента контролируется манометрами дифференциального давления, установленными на каждом корпусе фильтра, с целевым значением от 25 до 28 фунтов на квадратный дюйм в качестве индикатора нагрузки элемента; элементы были заменены до включения внутреннего перепускного клапана. Другие особенности фильтрующего устройства включают в себя пробоотборные клапаны на входе и выходе, позволяющие отбирать пробы трансмиссионного масла без отключения системы.

Достижения в области смазочных технологий

В ходе обновления системы было рекомендовано включить в конструкцию системы трансмиссионное масло AGMA 6EP (ISO 320) для редуктора измельчителя. Оценка характера износа зубьев шестерни показала, что пакет присадок EP в этом трансмиссионном масле был слишком активен на бронзовой опорной шестерне и в сочетании с загрязнениями в коробке передач вызывал преждевременный износ и не мог обеспечить адекватную защиту шестерен. . Анализ проб отработанного трансмиссионного масла подтвердил, что набор противозадирных присадок истощался из-за продолжительного контакта стали с бронзовой поверхностью шестерни и износа при скольжении. ИК-термографические изображения показали, что этот продолжительный контакт между временем приводит к более высоким температурам поверхности зубчатого колеса. Более того, очень высокий уровень загрязнения и твердых частиц подтвержден Кодексом чистоты ISO.

После консультаций с поставщиком смазочного материала все стороны пришли к выводу, что синтетическое трансмиссионное масло AGMA 7 R&O (ISO 460) лучше всего защищает коробку передач в этом случае. Более высокий класс вязкости и улучшенная смазывающая способность этого синтетического трансмиссионного масла в сочетании с присадками R&O позволили обеспечить более высокую прочность масляной пленки, чем рекомендовано производителем оригинального оборудования, и продлили срок службы коробки передач с учетом требований к температуре. и долговечность коробки передач. Физические свойства синтетического трансмиссионного масла приведены в таблице.

В прошлом персонал завода рассматривал возможность использования синтетического трансмиссионного масла в редукторе измельчителя, но определил, что высокая степень загрязнения редуктора делает это неэкономичным из-за частой замены масла. Однако с недавними усовершенствованиями фильтрации, обеспечивающими потенциальный срок службы масла не менее трех лет, экономичность использования синтетического трансмиссионного масла может быть оправдана. Синтетическое трансмиссионное масло ISO 460 R&O обладает рядом преимуществ, в том числе:

• Улучшенная прокачиваемость при более низких температурах и улучшенная фильтруемость

• Повышенная стойкость к окислению и термическая стабильность

• Повышенная прочность пленки при высоких и низких температурах

• Увеличенный срок службы в чистой фильтрованной среде

Операционные результаты

В конце концов, редуктор измельчителя был отремонтирован, и все основные вращающиеся компоненты были заменены, за исключением стальных / червячных передач. Коробка передач была протерта и высушена безворсовой ветошью в ходе капитального ремонта. Стальные червячные и бронзовые зубчатые колеса были точно выровнены и проверены синим цветом. Резервуар был промыт минеральным маслом ISO 460, а затем заполнен синтетическим трансмиссионным маслом ISO 460. Образец базового трансмиссионного масла был взят из резервуара и проанализирован на количество частиц в соответствии с ISO 4406-1999, результаты по Кодексу чистоты ISO поступили 23/21/18. Наконец, редуктор измельчителя был введен в эксплуатацию вместе с системой фильтрации. После трех часов работы количество частиц сократилось до 21/19/11.

После 48 часов работы завод установил набор фильтрующих элементов Beta 5 =200 в каждом корпусе, чтобы еще больше снизить загрязнение системы и быстрее достичь целевого стандарта чистоты ISO 18/15/11. Редуктор измельчителя и система фильтрации продолжали работать еще две недели, при этом состояние элементов контролировалось с помощью манометров дифференциального давления. В результате использования 5-микронной среды в течение этих двух недель был достигнут целевой код чистоты ISO 18/15/11.

Срок службы фильтроэлемента также контролировался при пробной установке; Результаты показали, что носитель с большим количеством грязи превзошел ожидания, учитывая первоначальную очистку системы. Кроме того, срок службы при постоянном использовании превзошел все ожидания. Фактически, во время пробной установки были взяты пробы нефти и проанализированы их физические и химические свойства, подсчет частиц и аналитическая феррография. Результаты показали, что металлический износ значительно уменьшился, а чистота масла сохранилась.

Выводы

Учитывая успех этой первоначальной установки, электростанция продолжает достигать следующих преимуществ за счет использования синтетического трансмиссионного масла ISO 460 R&O и новой системы фильтрации:

• Значительно улучшенная смазка шестерен и подшипников

• Металлы в коробке передач с минимальным или отсутствующим износом на основе отчетов по анализу масла

• Отсутствие увеличения энергопотребления приводного двигателя благодаря синтетическому трансмиссионному маслу с более высокой вязкостью (некоторые измерения на заводе показали снижение тока двигателя на 1% с двигателями на 4160 В переменного тока)

• Точное профилактическое / профилактическое обслуживание с использованием подсчета частиц и аналитической феррографии

• Увеличенный срок службы трансмиссионного масла, что дает дополнительные преимущества в виде снижения затрат на утилизацию и уменьшения воздействия на окружающую среду / образования отработанного масла

• Значительно увеличенный срок службы коробки передач

• Устранение простоев, связанных с загрязнением

• Увеличенные интервалы технического обслуживания

После применения пакета обновления смазочного материала и фильтрации и тщательного отслеживания результатов электростанция приобрела и установила второй блок осенью 2005 года.

Благодарности

• Джон Кинион и обслуживающий персонал, завод Pacificorp Naughton Plant, South U.S. Highway 189, Kemmerer, WY 83101

• Крис Талли, инженер проекта, Pacificorp Naughton Plant, South U.S. Highway 189, Kemmerer, WY 83101

• Кен Кнохель, технический отдел, Schroeder Industries LLC, 580 West Park Road, Leetsdale, PA 15056

Механизм уменьшения частиц износа и продления срока службы редуктора редуктора угольного измельчителя Стр. 6 из 7 Уинслоу, Наман, Николас

Ссылки

1. ISO 4406:1999. Гидравлическая жидкость. Жидкости. Метод кодирования уровня загрязнения твердыми частицами

2. ISO 16889:1999 Гидравлические силовые фильтры. Многопроходный метод оценки эффективности фильтрации фильтрующего элемента

3. Шеффилд, Schroeder Industries, «Изменения в фильтрации и загрязнении - изменение направления для отрасли фильтрации». Журнал Machinery Lubrication, январь 2005 г.

Приложение I

8120-3Feb05.pdf

Механизм уменьшения износа твердых частиц и продления срока службы редуктора редуктора угольного измельчителя Стр. 7 из 7 Уинслоу, Наман, Николас

Об авторах

Кен Николас - директор по рынку смазочных материалов в Schroeder Industries. Ричард Уинслоу - старший ведущий инженер электростанции Нотон, принадлежащей PacifiCorp, в Кеммерере, штат Вайоминг. Тед Наман - технический координатор по промышленным смазочным материалам и консистентным смазкам в ConocoPhillips.