重鋼4100mm生產(chǎn)線粗精軋主電機(jī)軸承座高壓油管的改進(jìn)
2015-04-14 08:32:13
1 概述
重鋼4100mm生產(chǎn)線自投產(chǎn)以來一直承擔(dān)寬厚板生產(chǎn)任務(wù)。本文探討的是關(guān)于4100mm生產(chǎn)線粗精扎主電機(jī)軸承座高壓油管。由于其作用重要、拆裝耗時(shí)、容錯(cuò)率低、影響面廣等諸多因素，無疑是眾多設(shè)備隱患中較為突出的一件。
2 相關(guān)設(shè)備簡(jiǎn)介
2.1 粗軋機(jī)
4100mm粗軋機(jī)為一臺(tái)四輥可逆式粗軋機(jī)，在機(jī)架窗口中安裝有四根軋輥，中間兩根為工作輥，其傳動(dòng)端為扁頭，通過十字頭式接軸分別與上下主電機(jī)相連，通過電機(jī)傳動(dòng)使上下工作輥相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。粗軋機(jī)具有高剛性的特點(diǎn)，凈重達(dá)339.5t的牌坊和直徑Φ2200mm的支承輥，機(jī)械凈壓靠剛性模數(shù)超過7900kN/mm。傳動(dòng)端裝配有2×6000kW交流變速主電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為40/100r/min，最大軋制力矩為2×3938kNm。
2.2 精軋機(jī)
重鋼4100mm四輥精軋機(jī)包括精軋主傳動(dòng)、機(jī)前工作輥道、機(jī)后工作輥道、機(jī)前推床、機(jī)后推床、精軋快速
換輥裝置等。前接粗軋機(jī)區(qū)域設(shè)備，后接ACC快冷、矯直機(jī)等。其工作原理與粗軋機(jī)類似，在機(jī)架窗口中安裝有四根軋輥，中間兩根為工作輥，其傳動(dòng)端為扁頭，通過十字頭式接軸分別與上下主電機(jī)相連，通過點(diǎn)機(jī)傳動(dòng)使上下工作輥相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
精軋機(jī)具有高剛性的特點(diǎn)，凈重達(dá)335t的牌坊和直徑Φ2200mm的支承輥，機(jī)械凈壓靠剛性模數(shù)超過8000kN/mm。
傳動(dòng)端裝配有2×8000kW交流變速主電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為60/130r/min，最大軋制力矩為2×3502kNm。
3 主電機(jī)軸承座解析
3.1 主電機(jī)軸承座工作原理
在粗軋主電機(jī)區(qū)域共有上下兩臺(tái)主電機(jī)呈上下錯(cuò)置，由于下主電機(jī)距離軋機(jī)距離更遠(yuǎn)，因此在傳動(dòng)端加設(shè)了中間軸承座用以分擔(dān)傳動(dòng)軸的重量及保證聯(lián)軸器位置。一臺(tái)主電機(jī)轉(zhuǎn)子及聯(lián)軸器約有75t重，兩臺(tái)合約150t。這些重量均由五個(gè)軸承座內(nèi)軸瓦承擔(dān)。
由于其質(zhì)量大、負(fù)荷高，無法使用常規(guī)軸承來降低力傳遞過程中的載荷摩擦系數(shù)，故使用了靜壓軸承，其為滑動(dòng)軸承的一種，是利用壓力泵將壓力潤(rùn)滑劑強(qiáng)行泵入軸承和軸之間的微小間隙以承受載荷，靜壓軸承的供油壓力比動(dòng)壓軸承高得多。而在日常生產(chǎn)使用中最常遇見的突發(fā)情況就是在軸承座內(nèi)負(fù)責(zé)將高壓油輸送到軸瓦內(nèi)的高壓油管發(fā)生斷裂或破損。
3.2 工作原理
此種運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)之一，是在完全靜止的狀態(tài)下，也能建立起承載油膜，能保證在啟動(dòng)階段摩擦副兩表面也沒有直接接觸，這在動(dòng)壓軸承是絕對(duì)不可能的，同時(shí)，啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)期間摩擦副均被壓力油膜隔開，滑動(dòng)阻力僅來自流體粘性，摩擦因數(shù)小、工作壽命長(zhǎng)。
因此，啟動(dòng)采用靜壓軸承的轉(zhuǎn)子時(shí)，必須先啟動(dòng)靜壓潤(rùn)滑系統(tǒng)。
靜壓軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于摩擦副有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故亦可能產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)，當(dāng)動(dòng)壓效應(yīng)達(dá)到一定份額時(shí)，軸承成為動(dòng)靜壓混合軸承。為了滿足日常生產(chǎn)，粗、精軋機(jī)的主電機(jī)軸承座高壓油管的油壓普遍在5～12兆帕之間。
3.3 近期事故
2014年8月8日12∶53～18∶44粗軋下主電機(jī)驅(qū)動(dòng)端高壓油管爆，原因分析：該電機(jī)軸承座高壓油管為焊接銅管，已使用14個(gè)月，金屬疲勞及接頭形式不適用于該工況，使銅管接頭斷裂。
2014年6月13日13∶25～20∶40精軋主電機(jī)下電機(jī)重車頭軸承座高壓油管斷裂，原因分析：通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷裂的高壓油管分析，油管的彎曲半徑過大，電機(jī)起制動(dòng)頻繁對(duì)其不斷沖擊造成銅管磨損是此次油管在管口焊接處斷裂的主要原因。
自中厚板廠4100mm生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，粗軋機(jī)主電機(jī)軸承座加上精軋主電機(jī)軸承座共十個(gè)軸承已經(jīng)多次發(fā)生軸承座內(nèi)高壓油管造成的停軋事故。由于故障發(fā)生后，需要拆開軸承座，吊出上瓦蓋，翻出下軸瓦，才能對(duì)損壞的油管進(jìn)行修復(fù)或更換，因此事故停軋時(shí)間普遍較長(zhǎng)，影響較大，又因其隱藏在密封的軸承座內(nèi)，平時(shí)點(diǎn)檢人員在點(diǎn)檢中無法對(duì)其進(jìn)行檢查，存在極大的未知性和突發(fā)性，是生產(chǎn)順行的瓶頸。加上地勢(shì)狹窄，環(huán)境復(fù)雜，每次搶修時(shí)間緊張，拆裝精度要求較高，事故停機(jī)時(shí)間普遍較長(zhǎng)，對(duì)檢修人員的業(yè)務(wù)能力要求也較高。此故障一直困擾著維護(hù)單位。
3.4 事故原因分析
在生產(chǎn)中，軋機(jī)咬鋼的沖擊及軋制過程中的震動(dòng)都會(huì)通過連桿傳遞到軸承座內(nèi)。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)中，座內(nèi)高壓油管不斷承受縱向沖擊，這些力最終會(huì)由接頭部分承受，時(shí)間一長(zhǎng)發(fā)生金屬疲勞是在所難免的。
4 高壓油管的發(fā)展與改進(jìn)
4.1 鋼絲編織高壓膠管
在中厚板廠4100mm生產(chǎn)線投產(chǎn)之初就是采用的鋼絲編織高壓油管，這種高壓油管主要由耐油（水）合成橡膠的內(nèi)膠層、鋼絲編織增強(qiáng)層組成。由于耐壓性不足，在使用中會(huì)發(fā)生管壁裂開的情況，現(xiàn)已停用。實(shí)踐證明，設(shè)備安裝時(shí)的選型有誤，此類油管不適應(yīng)4100mm產(chǎn)線這樣環(huán)境惡劣、反復(fù)沖擊較大的工況。
4.2 螺旋狀銅管（�。�
在淘汰掉鋼絲編織高壓油管后，維護(hù)單位試著開始采用這種由銅管退火繞制而成的高壓油管。螺旋油管的特點(diǎn)是重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕。缺點(diǎn)是由于不是原廠配套設(shè)備，必須自行在接頭處焊上接頭，而且管壁較薄，僅為1mm，如果焊工經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，在繞制和焊接的過程中容易出現(xiàn)人為缺陷，在長(zhǎng)期的使用中有不確定性，曾多次發(fā)生過接頭斷裂或彎曲半徑過小導(dǎo)致管壁破裂的事故，現(xiàn)已被迫棄用。
4.3 螺旋狀銅管（厚）
為了改進(jìn)薄型銅管，后又改進(jìn)為另一種加厚型的螺旋狀銅管，管壁達(dá)到2mm厚。但是，實(shí)踐中依然無法排除薄管壁銅管的問題，特別是接頭處，由于彎曲半徑過大、承壓能力不足，在彎曲半徑處仍是頻繁斷裂，現(xiàn)已逐漸被替換。
4.4 鋼絲編織高壓膠管（厚）
目前機(jī)上使用較多的為此種高壓油管，其材質(zhì)和結(jié)構(gòu)均與第一種油管類似，只是對(duì)管壁進(jìn)行了加厚，使油管能夠承受更大的壓力。但此種油管為過渡性使用，改進(jìn)的終極目標(biāo)表為T型頭。
4.5 T型頭油管
T型頭油管是在綜合以上油管的問題后最新改進(jìn)出的設(shè)計(jì)，材質(zhì)上采用高強(qiáng)度合金制成，強(qiáng)度高，形態(tài)固定，不易發(fā)生金屬疲勞。其一頭連接下軸瓦進(jìn)油孔，一頭連接高壓銅管。
此種改進(jìn)最大的優(yōu)點(diǎn)是其對(duì)固有設(shè)備的延伸特點(diǎn)。在高壓油管發(fā)生破損或斷裂后，能快速地取下上端蓋，直接對(duì)下軸瓦的油管進(jìn)行更換，而不必依次拆開上軸瓦頂起軸及翻出下瓦，節(jié)省了大量的搶修時(shí)間。
此種改進(jìn)不光簡(jiǎn)化了搶修過程，也在很大程度上避免了突發(fā)事故。因其自身呈L型，在整個(gè)供油路線中承擔(dān)了最大的拐點(diǎn)上的壓力，降低了油管破裂風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)縮短了軸承座內(nèi)高壓油管的行程，避免了銅管大幅度的抖動(dòng)，保障了接頭處的可靠性。而設(shè)計(jì)時(shí)T型頭的尺寸與軸瓦完全契合，可延長(zhǎng)其使用壽命。
5 結(jié)語
