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球磨机振动的分析和解决办法
张彦军
(大唐国际下花园发 河北 张家口 075311)

摘要：锅炉辅机是发电企业的主要设备之一，而球磨机作为锅炉辅机中是故障率最高的设备，钢球球磨机主要发生的故障是泄露和振动。球磨机的振动原因和解决方法有各部位地脚螺丝松动或断裂、动静部分摩擦造成的振动、轴承损坏、基础不牢、联轴器找正不好、滑动轴轴油膜不稳、滑动轴承内有杂物、机械设备不平衡引起的振动、齿轮的磨损、损坏、齿顶间隙不适而造成的振动以及其他原因的振动等，只有认真抓好产品质量，对产品质量实施全过程控制，降低辅助设备的非计划停运率，提高其可用系数，以确保发电机组的安全性、可靠性和经济性，在工作中认认真真地去学习、去分析，踏踏实实地去工作，加上正确的判断，才能使辅机的故障发生率降到最低，才能使机组安全运行。
关键词：联轴器、地脚螺丝、滑动轴、机械设备、齿顶间隙

第一章：工作原理及技术参数：

下花园电厂装有8台DTM320/580 型球磨机，两台DTM250/390 型钢球球磨机和六台平盘中速球磨机（由于6台中速球磨机已随着机组的退役而不再运行，所以我只对球磨机进行讨论分析）。
我厂锅炉#1、#2炉是HG410/100型
锅炉，配四台沈重产DTM320/580型球磨机，每台出力为25T/H。#3炉为HG670/140型锅炉，配四台DTM320/580型球磨机。老厂#7炉配两台DTM250/390型钢球球磨机。钢球球磨机由于占地面积大，维护费用高，运行不经济已被一些大机组淘汰，但在10MW机组和20MW机组中占着举足重轻的地位。。
1.1球磨机的工作原理：
球磨机是由进出口料斗、转动部、轴承部、传动部等主要部分及防护罩、棒销联轴器、减速器、低级等辅助部分组成。机器主要的工作部分——转动部由壁厚25mm的圆筒及两个端盖组成。筒内装有波形锰钢衬板，衬板借助固定(拧紧)锲形成的横向压力牢固结合在筒壁上，在衬板和筒壁间衬有10mm厚的石棉垫，以防止筒体内的热量外传，并缓冲衬板和筒体间的冲击，有助于衬板和筒体紧密结合。工作部传动系统由电动机经棒销联轴器传动。转动的滚筒内装有钢球。但滚筒转动时，钢球在离心力和摩擦力的作用下被转动着的筒体提升到一定的高度后，由于本体自重力的作用而跌落，使筒内的煤在下落钢球的冲击和淹没作用下形成煤粉。
钢球球磨机是我国火力发电厂制粉系统最常用的设备，球磨机是电厂用来粉碎煤块的设备，它是利用电动机带动球磨机筒体旋转，筒内钢球被抛起后又自由落掉，使钢球与筒体及被加工的煤块之间发生撞击和研磨，把煤块逐渐粉碎。其优点是可靠性高、煤种适性强，其缺点是设备大，振动噪声大、运行电耗高，经济性较差。

1.2球磨机技术参数：
序号
名称
单位
数据
1
设备处力
t/h
25
2
最大装球量
T
55
3
筒体转速
r/min
18.56
4
筒体有效直径
Mm
3200
5
筒体有效长度
Mm
5800
6
筒体有效容积
m³
46.65
7
电
动
机
型号

JSQ1515-6
功率
KW
780
转速
r/min
990
电压
V
6000
8
机械总量
T
119.39

第二章：球磨机的振动原因和解决方法

锅炉辅机是发电企业的主要设备之一，而球磨机作为锅炉辅机，是故障率最高的设备。球磨机中低速磨振动断引风机轴承振动、叶片断裂，高压加热器管束漏泄等时有发生，都制约着大型火电机组的正常运行。
下花园电厂装有8台DTM320/580型球磨机，两台DTM250/390型钢球球磨机和六台平盘中速球磨机（由于6台中速球磨机已随着机组的退役而不再运行，所以我只对球磨机进行讨论分析）。
我厂锅炉#1、#2炉是HG410/100型锅炉，配四台沈重产DTM320/580型球磨机，每台出力为25T/H。#3炉为HG670/140型锅炉，配四台DTM320/580型球磨机。老厂#7炉配两台DTM250/390型钢球球磨机。钢球球磨机由于占地面积大，维护费用高，运行不经济已被一些大机组淘汰，但在10MW机组和20MW机组中占着举足重轻的地位。
经过长期的巡视检查，我发现钢球球磨机主要发生的故障是泄露和振动。
下面我只对球磨机的振动原因提出自己的看法和解决方式。
球磨机的振动原因和解决方法有以下几点：
2.1各部位地脚螺丝松动或断裂。
球磨机最常见的故障就是地脚螺丝松动或断裂，由于维护中对地脚螺丝的欠维护和螺丝长期疲劳运行，选材的问题或螺丝过细，这都是造成螺丝松动或断裂的原因。，解决办法是先检查缸瓦固定螺丝有无松动脱落及漏粉现象，再检查两端盖与筒体连接螺丝及各基础的螺丝。如出现故障，必须使用合适的钢材，加工粗细合适的螺丝，更换并重新紧固，加止退垫片和双螺母防止松动，要加好适量的密封石棉绳，紧好松动的螺丝帽消除漏粉。
2.2动静部分摩擦造成的振动。
一般来说，出入口密封短管质量标准如下：①短管与弯头连接不许松动。②短管插入螺旋套深度为60—90mm，径向间隙两侧相等为3—5mm，上部间隙比下部大2mm，轴向膨胀间隙为：入口端5mm，出口端15mm。③密封填料（盘根）应用格兰压紧，格兰螺栓齐全紧固。盘根与短管接触面之间用0.5mm塞尺塞不入。球磨机空心轴检修质量标准.。
但是，在安装或检修完回装过程中，由于对出入口弯头与空心轴间隙调整不合适，造成球磨机在运行中产生摩擦而引起振动。解决办法是重新加垫的方法调整空心轴与弯头的间隙均匀，保持在5—10mm之间，上部间隙大于下部间隙。另外，由于前后大瓦与罐体不在一条中心线上，而两块瓦的稳定又限制了各瓦的自我调整造成的振动。解决这种振动的方法比较复杂，一般是从变速箱箱体为定点，通过对齿顶尖隙的调整来调整前后两瓦，必要时还得重新顶罐顶，调整大瓦稳定的间隙，重新紧固瓦座螺丝后，试运行，还必须对出入口弯头及空心轴的间隙进行调整。
2.3轴承损坏。
由于轴承在运行过程中过热或轴承装配间隙不对，轴的安装不良、各部预留紧力和间隙不对及振动过大，轴承缺乏润滑油或润滑油系统不通畅或堵塞及润滑油变质，轴颈和轴瓦见落入杂物，钨金的浇铸不良或成分不对等很多原因，都易造成轴承的损坏而引起振动。解决这种振动的方法：首先把坏轴承取下，（拆卸时施力部分要正确：从轴上拆下轴承时要在内圈施力，从轴承室取下轴承时要在外圈施力。施力时尽可能平稳、均匀、缓慢，最好用拉轴承器。）重新测量各轴承位是否磨损，轴与轴承是否有间隙，检查轴完好后，再重新装轴承，（新轴承必须测间隙），轴回装后，还需要测量各部间隙，用加垫的方法来调整各部预留的紧力和间隙。更换或修理轴承盖的密封装置，重新加入润滑油，紧固后再试运行。

2.4基础不牢。
在运行过程中，球磨机的基础应平整无裂纹，被锈蚀、松散部分必须进行清理然后修复；地角螺栓也应无松动、裂纹现象；螺栓降母应保持齐全。然而由于设备的长期运行或设备在安装过程中的失误，因而造成设备的基础松动而产生了振动。。解决这种振动必须重新打基础或加固。在重新打基础前，必须对原基础的位置作出多点标记，避免因新旧基础的位置不对而造成设备无法安装 .
2.5联轴器找正不好，对轴松动。
联轴器找正的目的是使两转轴的中心线在一条直线上，以保证转子的运转平稳，不振动。然而由于在检修安装过程中联轴器的找正不好，轴径向偏差过大，两对轮间隙过小，对轮在轴上没有紧力，间隙过大，键的间隙配合不合适而偏差过大而造成的振动。解决办法是重新找正或更换联轴器。
联轴器的找正办法具体如下：
⑴、找正时一般以转动机构为基准（如风机、泵），带转动机械固定后，再进行联轴器的找正。
⑵、调整电动机，使两联轴器端面间隙在一定范围之内，端面间隙大小应符合有关技术规定。⑶、用刚板尺放在联轴器圆周平面上进行初步找正。
⑷、用一只联轴器罗斯将两只联轴器连接起来，再装找正家具和量具（百分表）。旋转联轴器，每旋转90°，用塞尺测量一次卡子与螺钉间的径向、轴向间隙或从百分表上直接读出，并做好记录。一般先找正联轴器平面，后找正外圆。
⑸、确定电动机各底脚下垫片的厚度，可根据相似三角形进行计算（计算略）。
在更换新的联轴器之前必须对轴径、键槽进行新的测量，是轴与联轴器的紧力是党（紧力按联轴器的大小计算），紧力过大，对轴或联轴器进行车削，紧力过小对轴联器进行刷镀或补焊，然后再加工，必须对两间槽进行精确测量（因为DTM320/580型球磨机的联轴器是双键配置），以免安装不上。新联轴器在安装前，必须对联轴器作出明显标记。在重新找正后要使联轴器各个标记相吻合后，才能重新把联轴器组装完成。
2.6 滑动轴轴油膜不稳。
由于油系统内油过脏或油泵出现故障而造成润滑油对滑动轴承供油中断或时断时续而造成烧瓦（滑动轴承），而使瓦面降低造成振动。解决这种振动一般是换瓦或重新刮瓦。对于球磨机大瓦损坏已不能修复者，应进行更换新大瓦。首先要将新大瓦的几何尺寸与设计图纸尺寸详细核对，大瓦水室进行4kg/c㎡水压试验，检查有无漏水渗水现象，检查新瓦钨金有无裂纹，砂眼，脱落等缺陷；其次，进行轴瓦球面与台板的接触面刮研，用红丹粉检查轴瓦与轴颈的接触面及触点，在台板球面四角刮出0.30mm间
隙，以便大罐落下后因底座台板变形仍有0.05mm间隙保证球面与球座的自由灵活调整；进行大瓦钨金刮研，接触点不可太多太密，接触点要硬点，分布要均匀（每平方米1—2点）；大瓦经刮研达到标准后，应测量瓦口间隙，油锲间隙以及推力间隙，并进行必要的修刮，检查进油槽是否有足够的间隙保证进油畅通，检查瓦顶间隙、侧间隙，使其推力结合面达到标准，并用渗油试验的方法检查钨金瓦有否脱壳痕迹。刮研完毕后，还要对瓦座测量加垫，来调整两瓦的高度，一般是进口瓦稍高出口瓦略低。另外，针对球磨机钢瓦换型安装后烧瓦情况，还可改变传统工艺，尝试增加接合面的孔洞，从而使钢瓦的损伤降到了最低点。
而球磨机空心轴加工粗糙、椭圆度、锥度、光洁度不合格或保管不好，造成大轴锈蚀严重，则是造成球磨机烧大瓦的主要原因，在检修中一定要认真检查。
⑴、检查空心轴有无裂纹及损伤，并作详细记录，用油光打光空心轴颈上的毛刺和摩擦伤痕，必要时测量空心轴的椭圆度和锥度。测量大轴之境使用专制桥现及千分表测量。
⑵、检查大瓦支撑球面的接触情况，检查基础及螺栓是否牢靠。
⑶、抽出大瓦将其吊到可靠位置。
⑷、将大瓦用煤油清洗干净，详细检查大瓦损坏情况，检查大瓦乌金有无裂纹，砂眼，脱落以及烧损情况。
⑸、对于缺陷不甚严重的大瓦，例如局部钨金脱落、裂纹、轻度烧瓦等情况，将大瓦乌金已熔延部分清理干净，重新修研。如有裂纹将裂纹处清理干净打出坡口，用火焊修补后，局部修研。
球磨机滑动轴承（大瓦）质量标准要求如下：首先，应保持钨金瓦完好无裂纹、损伤及严重脱胎现象；其次，钨金瓦在接触角内脱胎不超过10%，总脱胎面积不超过30%。其表面裂纹坑凹等缺陷可局部堆焊方法去消除；再次，大瓦和空心轴接触角为70°—90°；此外，大轴与瓦接触要求均匀不少于每平方厘米1点的距离，接触面积大于85%，接触点要硬，要清楚，不得模糊一片；推力瓦总间隙应为0.5—1.2mm；承力瓦热膨胀间隙为23 mm；大瓦支撑球面接触良好为每30平方厘米2点的距离，接触点要硬，分布均匀，接触面积达75%，当重罐落下后四周间隙在0.2—1.5mm范围内，深度应在25—50mm范围内；大罐空心轴水平误差小于1mm；轴瓦回油温度最高不超过40℃。烧大瓦后，轴颈上易粘乌金，应用#100砂布拉光。
2.7滑动轴承内有杂物或主轴承漏油。
在工作中把杂物掉进轴承内或密封装置不严使杂物进入轴承内或因主轴承漏油而造成的振动。对于滑动轴承内有杂物的现象，首先要注意在工作中一定要穿没有扣子的工作服，钥匙等一些小物件不要放入衣袋中，不要带入与工作无关的物品。如发现密封装置的密封效果不好，一定要及时修理或更换；而对于主轴承漏油的现象，则需要仔
细寻找故障原因，一般是由于密封毛毡不严，轴瓦密封毛毡磨损、间隙过大，主轴承与两侧密封压盖不严或主轴承水平结合面不严等。解决的办法是改进毛毡的接口形式，加宽毛毡或更换新毛毡，清理和修刮结合面并密封，更换垫片、涂漆片密封，消除振动和晃动，调整供油量、疏通回油管，及保持油质清洁、在空心颈上加设挡油环、增大回油管或研磨轴颈。
2.8机械设备不平衡引起的振动。
由于大小齿轮缺油、润滑不好或干磨啮合不好，大齿轮齿距不均，发动机减速机传动齿轮轴的对轮中心重合性差，两端轴颈中心重合性差，及球面座定位销钉卡住或球面失去调节功能等的误差，都可能导致振动。要消除这种振动必须加足润滑油、重新复查、调整齿顶、齿侧间隙，调整或打磨牙齿使其均匀，重新复查对轮中心，调整两端轴颈中心重合性，以及检查球面调心是否灵活、并加以处理等。
2.9齿轮的磨损、损坏、齿顶间隙不适而造成的振动。
由于长期使用磨损严重造成两齿轮啮合的接触面过小，而引起设备的振动，消除振动必须更换新的齿轮或对齿轮的齿顶间隙调整，把齿轮的齿顶间隙调小，来增加接触面，这种方法是临时性的，不能保证设备的长时间运行。由于齿轮内进入较硬的杂物，并黏附在齿轮上，是齿轮损坏或产生振动，用更换齿轮或修理齿轮的方法解决。首先把齿轮的硬杂物取出，把齿轮清理干净，用纱布磨光即把齿轮损坏部分磨光和圆齿轮方向一致，但这种方法只限于齿数较多转速较低、齿磨损不超过五处、且连续没有三个齿损坏，故一般采用更换的方法。更换齿轮一般要更换配套的齿轮（按转动比来计算个齿轮的齿数），并且保证各齿啮合不低于2/3齿高，并要保证两齿的齿顶间隙为齿轮间隙的1/4，可根据情况适当放大齿顶间隙，不要使齿顶间隙过小而又产生振动。具体来说，齿轮表面变形、接触不好引起振动应修复、更换，可翻边180%，继续使用；大小齿轮不许有裂纹，否则修复或更新；齿轮磨损在节园处测量不应超过1/2；大小齿轮侧向间隙1.4—2.65，齿顶隙0.25模数，啮合接触范围不小于齿高的50%，齿宽的60%，接触不应偏向一侧；大齿轮安装正确、径向跳动不大于1.0 mm，端度跳动不大于1.2mm；更换大齿轮标准为大齿轮二半结合面及大齿轮与筒体法兰结合面均匀良好局部最大间隙不超过0.05 mm，齿轮啮合良好无错位，最大误差小于0.01mm；轴承间隙0.20—0.60mm，推力轴承轴向间隙0.05—0.10mm，承力侧轴向间隙3 mm；轴承外套顶部与壳应保持由于在运行中的热膨胀值，视轴承本身间隙大小而定，一般为0.14—0.18mm；轴承外套与外壳水平结合面处两侧应有开成锲型间隙0.05mm，其塞人深度为40—60mm；各轴承振动不大于0.10 mm。
2.10其他原因的振动。

05年我厂#2炉甲磨产生剧烈振动，经检查发现罐体出口端盖有裂纹， 退出备用后进行修复，用电弧刨把裂纹处刨开一条宽30mm深30 mm的槽，用磨光机清理干净，并用电阻加热，进行焊接处理。焊接后进行保温，使温度缓慢降低以消除焊接应力。焊接处理完毕后试运行，发现球磨机还是振动，经过大家仔细的研究测量看来焊接后的端盖因为高温已经变形，空心轴已经变成椭圆，椭圆度超标，只能更换新的端盖来解决振荡。还有因交流电动机的转速相应降低，使给水泵、风机、球磨机等辅助机械的出力相应降低，严重影响火力发电厂的出力，促使频率进一步下降，引起恶性循环，甚至可能造成全厂停电的严重事故。
第三章：结束语
振动的原因有很多，还有很多我们意想不到的原因。但总的来说，当球磨机运行3000——4000小时就应对钢球筛选一次，筛选间隙25mm，以清除碎球及杂质；当外壳、护板或衬板磨损超过2/3时，应及时进行挖补或焊补；另外还要及时检查球磨机出入口弯头及回粉管质量标准，球磨机出入口密封短管质量标准，球磨机螺旋套管质量标准，球磨机钢瓦、锲铁、紧固螺栓质量标准，球磨机空心轴质量标准、球磨机出入口端盖及罐体连接质量标准，球磨机大瓦质量标准。
辅机的振动是辅机的主要缺陷之一，为此，积极采用主要辅助设备的国际标准和国内的先进标准，认真抓好产品质量，对产品质量实施全过程控制，降低辅助设备的非计划停运率，提高其可用系数，以确保发电机组的安全性、可靠性和经济性。我们只有在工作中认认真真地去学习、去分析，踏踏实实地去工作，加上正确的判断，才能使辅机的故障发生率降到最低，才能使机组安全运行。

参考资料：
【1】淮南发电厂，李杰人编《钢球低速球磨机》………………………………电力工业出版社。
【2】电力行业职业技能指导中心编《锅炉辅机检修》………………………………中国电力出版社。
【4】华南大学范从振编《锅炉原理》………………………………中国电力出版社。
【4】《球磨机功能特性》……………河北电力技术
【5】《锅炉检修工艺规程》………北京大唐发电股份有限公司下花园发电厂