Продление жизни редуктора угольной пульверизатора за счет передовых фильтрации и синтетической смазки

Угольная ТЭЦ на западе США сталкивалась с неожиданно короткой жизнью редукторов в своих пульверизаторах. После плановой ежегодной инспекции анализ масла показал, что масляная смесь AGMA 6EP (ISO 320), рекомендованная OEM, не обеспечивала адекватной смазки. Отчеты показали избыточные металлы износа и резкое падение вязкости после всего одного года эксплуатации.

Дальнейшее исследование использованного масла выявило сильное накопление грязи, угольной пыли и металлических частиц, генерируемых износом подшипников и зубьев шестерен. Загрязнители, в сочетании с истощением пакета аддитивов EP, создали порочный цикл ускоренного износа.

Конструкция редуктора пульверизатора и бремя обслуживания

Редуктор пульверизатора завода датируется ранними 1960-ми. Он состоит из стальной червечной шестерни, приводящейся 800 об/мин электродвигателем, которая в свою очередь приводящая бронзовую корончатую шестерню, непосредственно прикрепленную к шлифовальному столу. Картер вмещает 255 галлонов масла и использует интегрированный водяноохлаждаемый теплообменник для поддержания температуры. Нефильтрованное масло ISO 320 EP — рекомендация производителя для смазки бронза-сталь шестерен и подшипников.

Несмотря на надежную конструкцию, требования обслуживания редуктора подрывали рентабельность завода:

• Замена масла каждые 12 месяцев стоит $5000 в материалах и труде, плюс $20 000–$50 000 в потере производства.
• Через 10 лет бронзовая корончатая шестерня поворачивалась для выставления неизношенных зубьев — четырехнедельный капремонт за $300 000 за единицу.
• Через 20 лет полная перестройка превышала $450 000 в запчастях и труде, с дополнительными $250 000 в потере генерации.

С 13 работающими пульверизаторами совокупные простои и расходы на обслуживание быстро стали нетерпимыми.

Разрыв цикла износа

Первичные инспекции выявили серьезное скользящее контактирование и споллинг на лице бронзовой шестерни. Персонал завода приписал износ высокой загрязненности частицами (угольная пыль и грязь) и химическим реакциям между аддитивами масла и этими частицами. Пакет аддитивов EP также, казалось, атаковал бронзу, приводя к повышенным уровням меди в масле.

Решение этих проблем требовало двух ключевых стратегий: более тесную герметичность для предотвращения попадания угольной пыли и надежную систему фильтрации, способную удалять высокую нагрузку частиц.

Решение проблемы

После обширного тестирования команда успешно снизила попадание частиц, установив осушительные фильтры-вентляторы на вентиляции редуктора и уточнив уплотнения шлифовального стола. Код чистоты ISO 4406 упал с 23/21/18 до 18/15/11 в течение недели после установки системы фильтрации по контуре «почка».

Ключевые требования к системе по контуру «почка»:

• Высокая грязеемкость
• Низкое обслуживание — замена фильтров не чаще месяца в нормальных условиях
• Видимое улучшение масла в течение недели после обслуживания
• Целевой код чистоты 18/15/11 (ISO 4406-1999)
• Точки пробоотбора до и после фильтрации
• Рамное монтаж и безопасный дизайн всасывания/напор
• Полный оборот картера каждые 30 минут
• Компактный фуутпринт, не мешающий рутинному обслуживанию

Обновление технологии фильтрации

Выбранное решение — автономная система по контуру «почка» с высокоэффективным синтетическим фильтрующим материалом. Два фильтровальных корпуса в последовательности разделяли общий элемент, каждый рейтингом Beta 25=200 (первая ступень) и Beta 10=200 (вторая ступень). Насос лопастной 10 GPM циркулировал 460 cSt (2500 SUS) маслом, температура 65 °F (18 °C) – 130 °F (54 °C). Всасывающая линия шла прямо от дна картера, напорная возвращалась в верх картера.

Производительность фильтров мониторится манометрами разности давлений, установленными на 25–28 psig; элементы меняются до срабатывания байпас-клапана. Верхние и нижние пробоотборные клапаны позволяют пробоотбор масла без остановки.

Обновление смазки

Во время капремонта заводские инженеры заменили все основные вращающиеся компоненты, кроме стальной червечной и бронзовой корончатой шестерен. Редуктор очищен, заполнен синтетическим маслом AGMA 7 R&O (ISO 460) и точно выровнен.

Почему переход с AGMA 6EP на AGMA 7 R&O? Последнее предлагает более высокую вязкость и превосходную смазывающую способность, создавая более прочную пленку на гранях бронзовой шестерни. Химия аддитивов R&O сопротивляется окислению, поддерживает более высокую температуру эксплуатации и дает продленную жизнь маслу — критично в сильно загрязненной среде.

Ключевые преимущества синтетического масла ISO 460 R&O:

• Улучшенная качаемость при низких температурах
• Повышенная окислительная стойкость и термическая стабильность
• Более высокая прочность пленки по диапазонам температур
• Длиннее служебная жизнь в отфильтрованной, чистой среде

Операционные результаты

После капремонта редуктор вошел в эксплуатацию с новой системой фильтрации. Три часа работы снизили счетчик частиц с 23/21/18 до 21/19/11. Через 48 часов элементы фильтра Beta 5=200 дальше снизили загрязнение до целевого 18/15/11 за две недели.

Фильтрующая среда превзошла ожидания: высокая грязеемкость удлинила срок службы сверх прогноза, и непрерывный мониторинг показал драматически сниженные металлы износа и стабильную чистоту масла.

Выводы

Внедрение синтетического масла ISO 460 R&O и передовой фильтрации дало:

• Превосходную смазку шестерен и подшипников
• Пренебрежимые металлы износа по анализу масла
• Минимальное влияние на энергию двигателя — зафиксировано падение 1% в ампераже
• Предиктивное обслуживание, возможное через счетчики частиц и феррографию
• Продленную жизнь масла, снижающую утилизационные затраты и экологическое воздействие
• Удлиненный срок службы редуктора и сокращенные простои, связанные с загрязнением
• Удлиненные интервалы обслуживания

Воодушевленные этими результатами, завод установил вторую единицу осенью 2005 года.

Благодарности

• Джон Кинион и персонал обслуживания, Pacificorp Naughton Plant, Кеммерер, WY
• Крис Талли, проектный инженер, Pacificorp Naughton Plant, Кеммерер, WY
• Кен Нокхель, технические услуги, Schroeder Industries LLC, Литсдейл, PA

Ссылки

• ISO 4406:1999 – Метод кодирования загрязнения твердыми частицами
• ISO 16889:1999 – Многопроходный метод оценки производительности фильтрации
• Шеффилд, Schroeder Industries – «Изменения в фильтрации и загрязнении — смена направлений для отрасли фильтрации» (Machinery Lubrication Magazine, янв 2005)

Об авторах

Кен Николас — директор по сервисам рынка смазки, Schroeder Industries
Ричард Винслоу — старший ведущий инженер, PacifiCorp Naughton Power Plant, Кеммерер, WY
Тед Наман — технический координатор, промышленные масла и смазки, ConocoPhillips