架冷却塔使用的专用风机,其叶轮直径04700mm.用于大中型冷水站冷却水和工艺生产用冷却水的冷却降温。在夏季,此种风机在运行中有时会发生润滑油从变速箱向外“溢油”现象(即润滑油从油管向外冒出),若发现不及时或没做相应处理,便会使变速箱传动蜗杆和蜗轮严重磨损,影响生产的正常进行。下面分析此类事故产生的原因,并提出解决的措施。
1风机结构,传动机构及润滑油系统的特点N47风机为单级立式,风机转子由铝合金叶片,轮毂及铸铁轴盘组成,叶片成半机翼形。其性能为:风塔风筒外的电动机通过弹性联轴器,变冷却塔风机速箱里的传动蜗杆和蜗轮,转动风机叶轮,传动蜗杆采用大螺旋角,蜗轮齿轮采用摩擦系数较小的青铜合金,其特点是:1)无自锁性,起动、停车方便;2)传动效率低(7/=0.7~0.8);3)蜗杆与蜗轮啮合面大,转动摩擦系数较大。
风机的变速箱即风机的润滑油油箱,蜗杆,蜗轮及蜗杆轴承的润滑为浸油式润猾,蜗轮轴的下轴承为浸油润滑,上轴承润滑是通过蜗轮轴下部的活塞油栗将油压至上轴承,油箱的油位通过箱体下方的油管技勺DN32)引出风筒外,由油标尺示油位(见)。因风机在冷却塔的风筒内,变速箱壳体为密封式。
变速箱传动机构连续运转中产生的热量认传给润滑油,再通过箱体表面由风机的排风来冷却,属强迫通风冷却方式。
箱体表面散热量应认,这样,润滑油温度矣允许的温度,传动机构才能连续工作。箱体表面散热量可按下式计算:St,S2一风吹表面和不直接风吹表面的表面积,m2;*,一润滑油允许温度(按轴承使用条件取70,*变速箱周围空气温度,。
由。开始溢油时,箱内气体容积为温度为r2,压力为A.此时箱内外气压差若变速箱油位降到油位下限时,计算得4P= 2.2开始溢油时箱内气体压力增大的原因开始溢油时,箱内气体压力增大,是因为箱内气温升高所至,其升高值」r=r2-7因开始溢油时,箱内油面的下降高度很微小,可忽略,则h =f,箱内气体的变化过程为定容过程,其压力与温度的关系式箱内气体温度上升约2.5T,即可能发生溢油现象。
风机变速箱内气体容积不大,润滑方式为浸油式,风机运转时,油面在蜗杆、蜗轮的掠动下形成剧烈波动,油与气体间的传热是很快的,为便于分析,可假定箱内气体温度与油温同时变化,并且相等。
2.3变速箱油位降至下限时的油温因溢油而使变速箱油位由上限降到下限时,箱内空气压力必须由810Pa逐渐上升至1080Pa,若箱内气温上升较快,气体压力较快升到1080Pa,则溢油速度较快。为分析简便,假定在l80Pa压力下开始溢油,并且油位降到下限,箱内气体的压力不变,则箱内气体状态变化过程为定压过程,气体容积与温度的关系式:F为箱体内截面积,0.195为气体容积高0.225为*低油位时气体容积高度,m;一*低油位时箱内气体温度,K.按计算得:箱内气体温度升高值:则润滑油温度也升高了约32.6T.油箱油位降到*低油位时,油温上升至约77T(即45+32)。按变速箱使用的轴承及齿轮机构,其润滑油*篼允许温度为70*C,对蜗杆可允许到95.所以在77=C油温下,油位不会因溢油而降到*低油位以下,其允许的*高油温(70*)是安全的。
从上面分析可知,当润滑油温上升超过77*C时,因溢油可使油位降到下限以下,发生蜗杆和蜗轮严重磨损现象。
3油温升局的原因按前所述,在变速箱传动过程中产生的热量与箱体表面散热量平衡的情况下,风机可连续稳定地工作;只有当热量不平衡时,箱内油温及气温不断升高,可以分析出下列几种原因:冷却塔排风温度升高,超过变速箱外允许的温度。在风机变速箱的润滑油系统设计中,应充分考虑使用工况下的箱外气体流速、温度和相对湿度等参数的影响。在此不作详细分析。实际运行中,溢油多发生在夏季较热的天气中,其它时间一般不易发生,那么可能引起冷却塔排风温度升高的原因有:1)冷却塔进风干球温度~和湿球温度升高;2)冷却水的热负荷增大,进塔冷却水的温度升高。
风机运转时,变速箱齿轮转动摩擦发热量增大分析原因有:1)蜗轮与蜗杆加工质量影响,增加了传动磨擦和振动,传动发热量增大。对新安装的变速箱初电力机械运转时,特别要注意检查运行情况;2)风机叶轮的静、动平衡失调,风机振动增大,使蜗轮与蜗杆转动磨擦增大;3)润滑油质量不好,使传动磨擦增大。
在以上原因中,主要是(1)中1)、2)两项出现的可能性较大。若两种以上原因同时存在,则润滑油温度升高得更快些,以至超过77*,引起严重溢油而发生蜗轮蜗杆损坏事故。实际运行中,除新装突速箱初运转时易引起溢油现象,跑合期后便会正常。平时正常运转的风机,其溢油现象多发生在夏季炎热天气期间,并且在冷却水热负荷过大时,这与上述分析相符合。
4解决变速箱溢油的措施4.1变速箱与冷却塔设计中应注意的问题由以上分析可知,溢油的根本原因是变速箱在传动过程中产生的热量与箱壳表面散热量不平衡所致。
在变速箱和冷却塔的设计制造中就应充分注意:变速箱设计中,在确定箱壳外表面散热面积时,箱壳外设计*高温度的选取应充分考虑实际运行工况,留有较多的富裕量。并且应保证传动蜗杆、蜗轮的加工质量和精度。
冷却塔设计选用风机时,确定的*高允许排风温度应小于风机变速箱外所允许的*高排风温度。建议此类风机厂家提供风机使用的*高允许排风温度。
做到这两点,从根本上解决了变速箱溢油的问题。这是设计者应该考虑解决的问题。
4.2现场解决溢油现象的办法若从溢油的直接原因着眼,则现场解决起来便相当简单。用一根中l~12mm铜管或尼龙管,在变速箱内上方气体处固定一端,另一端沿箱体内表面,从油管内引到油位竖管上口。这样,箱内因发热与散热不平衡所导致的气体压力升高,会随时从该管泄压至大气,从而根本解决溢油现象的发生。此管可称为“泄压管”。
安装泄压管不影响风机运转、加油和检查油位,而且实际效果非常好。
4.3应加以避免的情况应使用合格的规定标号机械油,但下列情况应加以避免:1)充注油箱前未经过滤,含有杂质(>0.007%);2)跑合期后没有更换润滑油,或更换时变速箱内没清洗干净;3)箱壳密封不严,因水进人而使润滑油变质。
5结语此类风机变速箱设计时,应考虑使用环境和箱壳密闭的特点,保证运行工况下其发热与散热的热平衡,并使其散热表面积有足够的裕量。冷却塔设计时,应考虑风机运行工况中允许使用的*高排风温度。这是保证此类风机产品质量和安全运行的主要措施。
此类风机变速箱在设计制造时应安装泄压管,以确保润滑油系统的安全。在某种原因下出现热量不平衡时,不至于溢油。
使用中的此类风机变速箱,应保证润滑油质量,安装泄压管,以保证安全运行。