氧化球团回转窑润滑技术节能改造

巩义金立机械设备制造厂李工作为处理回转窑结圈设备铁矿球团回转窑清圈机创造者对回转窑技术改造处理回转窑结圈方法技术有丰畗的实践经险从现场调研回转窑大小齿轮润滑现状的磨损、润滑油膜、温度分析，认定球团回转窑大小齿轮润滑效果不理想，提出采用摩擦学之润滑技术，对回转窑进行节能改造，空间是巨大的。

铁矿球团回转窑润滑现状

球团窑（回转窑）属于煅烧设备，结构Ф4*30米，两档承托，下挡轮，中间传动，电机型号ZSN4-315-082，380V，1000rpm，440V，额定电流47.4A。励磁电压180V，励磁电流16.4A，窑转速0.47-1.4rpm；直流调速电机带动减速机ZSY560，输入功率190KW，高速轴1000rpm，速比61.5，低速轴最高转速16.26rpm；盘车减速机ZL65-17-Ⅰ，速比46.22，减速机低速轴与Ⅰ道轴直联，Ⅰ道轴小齿轮带动大齿轮传动；实际运行电流180-220A，运行转速1.3rpm。旋向：窑头观顺时针旋转，传动系统在左侧（窑头），窑头窑尾密封系统。窑尾进球团由低温逐渐进高温煅烧，最高温度1350℃。窑头出球团进入环冷机冷却出料。润滑点：减速机、传动轴承、大小齿轮、轮带、托轮轴承、挡轮。设备特点：高温、重负荷、粉尘、有水汽。用油情况：减速机用油CKC220；大小开式齿轮用油CKC680齿轮油，强制油池润滑，大小齿轮齿面磨损、点蚀、磨痕、塑性变形。

润滑情况：大小齿轮稀油站集中润滑，125L/min，CKC680；托轮轴承用1#锂基润滑脂，挡轮轴承用2#锂基润滑脂。

温度情况：大齿轮处窑皮220-257℃，大齿轮筋板75℃，大齿轮齿面边部69℃，小齿轮55℃，传动Ⅰ道轴47℃，挡轮轴72℃，挡轮84-90℃，托轮轴承外壳体68℃，减速机高轴端47℃，低轴端57℃，窑尾轮带内侧200℃。

1.润滑问题点分析：

1.1大小开式齿轮，齿面点蚀、擦伤，齿面存在半干摩擦，大齿轮齿面边部磨损卷边，如图1。从现场齿面观察，齿面点蚀、擦伤均与润滑油的承载能力不足有关，CKC680的粘度指数只有90，FZG齿轮实验只有11级，梯姆肯法实验200N，只能适合于中负荷的闭式齿轮用油，不适合重负荷的开式齿轮润滑，因此油粘附性低，粘度指数低，承载力低，在齿轮运转时易被甩落，油膜强度不高，擦伤导致过度磨损，齿面粗糙度增大，摩擦系数增加，大的滑动摩擦力使齿顶快速磨损，从而使齿轮副寿命降低。大小齿面磨损后，引起齿轮结合尺寸变化，在啮合时大小齿轮出现振动，寿命降低。在润滑油的选用上应选用承载能力强、抗冲击、粘度高的润滑剂，改善润滑条件，提高油膜厚度；保障足量的润滑剂黏附在啮合齿面，尤其是当齿轮中心线和油池液面具有一定斜度时，注意油位的高度应以高端为准。
.2 托轮、挡轮、小齿轮轴承选润滑脂承载能力低。

1.2.1托轮轴承目前应用1#锂基润滑脂，挡轮轴承应用2#锂基润滑脂，小齿轮轴承应用2#锂基润滑脂，因窑开式齿轮振动，对托轮轴承、小齿轮轴承及润滑脂剪切、冲击振动。托轮轴承内通有冷却水降温，冷却水因受高低温影响产生结晶水，进入轴承润滑脂中，锂基润滑脂耐水淋性差，造成润滑脂水解，失去润滑作用，造成轴承过度磨损，寿命降低，如图4。

1.2.2挡轮轴瓦，回转窑受重力、安装斜度影响一直在下方运行，下挡轮轴承承受来自窑体向下的作用力和冲击力，温度高达131℃，产生的高温来自窑体向下的力，挤压挡轮传递热量和辐射热，挡轮轴承受的力和温度传递给轴承，轴承要合理消化冲击压力和热量，通过润滑剂来降温和消化压力，最终将减缓的压力传递到挡轮底座，但是现场使用的2#锂基润滑脂无法承受如此高温、高压，导致挡轮轴承磨损快，使用周期短。
1.2.3小齿轮轴承，主要承受来自大小齿轮啮合传递的压力，从大齿轮的齿面油膜看油膜形成不足50%，齿面没有油膜存在，在大小齿轮没有良好的润滑情况下，也就无法减缓大齿轮的冲击载荷，来自大齿轮的压力传递到小齿轮上，小齿轮的压力也就压在了两侧轴承上，轴承选择锂基润滑脂不具备抗高压、抗冲击载荷，轴承的寿命会大大降低。
2. 传动电流明显偏高，耗能高，原因分析：

2.1大小齿轮无良好油膜形成，齿面粗糙度大，摩擦系数偏大，摩擦阻力大，力F=μ×M，运行电流高；滑动摩擦系数0.05-0.10，做好润滑，可实现成倍降低摩擦系数， 实现节能降耗。

2.2 齿面润滑不良，窑体不能上下调整，向下跑的力大，抗在挡轮上，承受向上的反作用力，导致力叠加，造成电流高。

2.3 两档四组承托系统八个轴承的高温，高温主要来自润滑不良和热辐射，说明轴承受力磨损产生高温，托轮轴承摩擦系数随着高温而增加。

2.4 有这么多的润滑问题，设备的运转率会受到影响，备件磨损使用寿命会降低。3. 影响磨损的因素分析

3.1 a材料对磨损的影响；b表面加工质量对磨损的影响；c机件的工作条件对磨损的影响，如：速度特征、温度变化、负荷；d润滑对磨损的影响。从现场的设备实际情况看，a、b、c条款，设备使用方很难改变，唯一能改变是d润滑条件。

3.2 从表中看出，摩擦副在有润滑剂和无润滑剂情况下的摩擦系数是不同的，由此看出在润滑良好和润滑一般情况下也是不同的。只有提高润滑水平，才能降低摩擦系数，降低了摩擦系数也就是降低了摩擦副的磨损，减少了摩擦力，减少了电机耗用的电能，同时又起到节电的效果。

3.3 根据摩擦原理我们现场能控制的是润滑，通过合理的润滑来降低磨损，降低摩擦系数。

3.4从现场调研回转窑摩擦副的磨损、润滑油膜、温度分析，润滑效果不理想，采用摩擦学之润滑技术，对回转窑进行改造，空间是巨大的。

4.润滑改造方案

4.1 解决大小齿轮的磨损问题，实际上就是解决润滑问题，现用CKC680齿轮油粘度指数只有90，FZG齿轮试验11级，抗剪切能力低，重新选润滑剂，控制污染。CKC680齿轮油，当温度到70℃时，粘度只有130，80℃时粘度只有84.8，当温度在-5℃时已凝固，不再流动，油泵无法供油，出现无油润滑，油膜厚度不足1μm，如现场大于1μm的粉尘颗粒进入油箱、齿面将发生磨料磨损，导致齿面磨损。从现场齿轮形成油膜观察，属于混合润滑，干摩擦占到30-50%左右，混合润滑的摩擦系数0.5-0.15，而全膜润滑的摩擦系数0.001-0.008，如图7。从摩擦学理论分析，摩擦力：F=μN，N：法向载荷，μ：摩擦系数。载荷一定，我们希望摩擦系数越小越好，用力越小，电机消耗的功率就小。

4.2 大齿轮润滑改造方案，选择适合于开式齿轮润滑的G.Beslux Crown R Fluid半流体润滑脂，黏度指数高，耐高温、油膜厚、抗冲击载荷、有黏附性、不甩落，对点蚀后的齿面有修补作用，实现全膜润滑，降低摩擦系数。润滑方式可采用油浴润滑，也可实施油雾润滑。

改造方案一：开式齿轮润滑剂只是油膜起润滑作用，建议缩小油池，油池底部距小齿轮齿顶100mm，侧部距小齿轮各150mm，如图8，油位填至小齿轮的一个齿高即可，一次性加入大约50KG；

方案二：大齿轮带油润滑，在大齿轮垂直下方90o加挡油板，如图9，油位填至大齿轮一个齿高，一次性加入需150Kg。改造方案三，改造齿面观察孔，防止甩油。两种方案在第一次运行时，大小齿轮啮合处预先加油润滑，随着回转窑的运转，大齿面沾油后，要及时补充油至一个齿高，正常后根据实际情况定时补油。在没有泄漏情况下，回转窑每月消耗5KG。大小齿轮改造前后齿面油膜对比,如图 略。
4.3 托轮轴承、挡轮轴承现用锂基润滑脂。锂基润滑脂使用温度-20-120℃，应用在中小负荷的设备轴承部位还可，但用在重载荷、有冲击、水淋、高温设备不适合。需重新选承载能力强、抗冲击载荷的润滑脂，润滑脂要求具备：重载、低转速、耐高温、抗冲击，选用G.Beslux plex EH-2。

4.4 减缓回转窑系统振动的方法，a大小齿轮采用G.Beslux Crown R Fluid润滑剂后，油膜厚度大，因油中添加了固体润滑剂石墨，起到减震作用；b G.Beslux plex EH-2/G润滑脂具有抗冲击减震，油膜强度高，具有无与伦比的效果，耐高温，延长使用寿命，加大了全膜润滑比例，降低摩擦系数，起到节能降耗效。

4.5 窑身减速机建议换用CKD460齿轮油，从减速机的转速、温度、负荷考虑，用CKD460更适合减速机用油。

5.润滑节能效益评估

本方案是润滑技术的实践，不单单是润滑材料的升级，实际是润滑节能的实践，通过润滑技术合理应用降低摩擦系数，减少磨损，提高设备利用率。

5.1 经济效益分析

5.1.1节电，摩擦力F=μ×m，μ摩擦系数在不同的润滑条件下是可变的，金属与金属干摩擦时，摩擦系数是0.15-0.5，而有润滑时，滚动摩擦系数为0.001-0.008，滑动摩擦系数0.05，在产能载荷M不变，降低了μ，摩擦力就降低了，这个F就是电机用的摩擦力，也就是电流做无用功率减少了。按现场改造前后对比，根据以往案例，比较保守可降低电流10-15%，产生经济效益：190×380×0.9×0.85×1.732×24×300×10%÷1000×0.8元（电价）=5.51万元。
5.1.2 降低磨损，备件、轴承更换周期延长3倍以上，据统计每年检修消耗的备件材料费用70万元（不含人工费），与润滑有关的备件费用按30%计算就是21万元。降低润滑故障可减少备件费用21万元。如遇大修备件费用将成倍增加，延长大齿轮更换周期，一次需30万元，本次不做讨论。

5.1.3 降低设备故障率50%，减少外委检修费用，按年发生外委费用35万元计算，可节约17.5万元。

5.1.4 减少停机损失，每次开窑需烘窑至正常运行费用10万元左右，每年减少两次故障停窑，可节约20万元。

5.1.5 减少故障停窑，确保球团烧结质量，效益不计。做好润滑技术升级，回转窑系统振动减缓，窑内耐火砖寿命将延长。

5.1.6 合计节约 5.51+21+21+20=50.01万元。

5.2 企业环境效益，减少油品泄漏，保护设备现场环境，提高企业形象。

5.3合理润滑投资

5.3.1 润滑技术改造，属于一次性投入，改造开式齿轮罩子和油池，大约3万元。

5.3.2 配合检修换油，新润滑材料投入，合计6万余元。

5.3.3 原用润滑油脂，开式齿轮用CKC680,200L，一年用量10桶，每桶3600元，小计36000元；托轮、挡轮等轴承合计年用润滑脂180KG，20元/KG，小计3600元；总计39600元。

5.3.4 实际投资：30000+（66680-39600）=57080元。

5.4 创造经济效益50.01-5.708=44.302万元。

6．本次润滑技术改造没有涉及轮带改造，留待下次讨论。

河南巩义金立机械设备制造厂李工友情提示：冶金回转窑清圈机处理回转窑结圈设备是水泥生产线中和氧化球团生产线中以及活性石灰生产线中属于不可或缺的设备，