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高炉水冷传动齿轮箱漏水故障分析与处理陈先利;李增生;刘国军;陈虎;史剑【摘要】安钢炼铁厂2#高炉炉顶布料齿轮箱出现严重漏水现象，造成调压水箱液位下降，影响高炉顺行，严重时危及高炉正常生产，同时缩短齿轮箱使用寿命。
公司经过多年的现场探索和实践，根据齿轮箱水冷原理，经过逐步排查，最终通过对上、下水槽打盖清理水垢和对齿轮箱整体水冷管系酸洗后，问题得以解决，为高炉设备正常运转提供可靠的保障。
【期刊名称】《金属世界》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P37-39)【作者】陈先利;李增生;刘国军;陈虎;史剑【作者单位】安阳钢铁股份有限公司，河南安阳455004;安阳钢铁股份有限公司，河南安阳455004;安阳钢铁股份有限公司，河南安阳455004;安阳钢铁股份有限公司，河南安阳455004;安阳钢铁股份有限公司，河南安阳455004【正文语种】中文高炉水冷传动齿轮箱是高炉正常布料与生产的关键设备。
安阳钢铁股份有限公司炼铁厂2#高炉炉顶布料齿轮箱(以下简称齿轮箱)水冷管系自2011年3月份以来出现内部漏水现象，主要表现为：齿轮箱调压水箱液位异常下降，下降速度为80cm/h(设备正常时调压水箱液位下降速度仅为1 cm/h)，补水周期为10 min(正常补水周期长达4 h)，造成水力资源严重浪费并加重了岗位工人的劳动强度，为高炉炉顶设备安全运行埋下隐患，严重时危及高炉正常生产。
图1 改造前齿轮箱水冷系统齿轮箱水冷原理齿轮箱水冷系统的作用是降低齿轮箱体内部设备环境温度，保证箱体内部设备始终在小于70 ℃的工作环境下工作，其水冷原理如下图1(攻关改造前)所示。
调压水箱中的水经水冷泵抽出经过过滤器对水中杂物进行过滤后进入换热器，进行降温后由冷却水管进入齿轮箱上水槽，上水槽中的冷却水经过水冷板后吸热，水温上升，经过下水槽流出齿轮箱，最后经回水管道流入调压水箱中。
水箱当中的水再次被水冷泵抽出进入水冷管系，如此反复循环从而保证齿轮箱内部设备处于正常工作状态。
工业循环冷却水中铁离子浓度升高的原因分析及处理近年来，随着现代工业发展的加快，工业循环冷却水系统也受到了更多的重视。
然而，随着系统循环延长，其中累积的铁离子浓度也会逐渐增加。
这对工业水系统的运行状况及水体状态都有不利影响。
此，要想解决这个问题，我们必须先了解工业循环冷却水中为什么会出现铁离子浓度过高的情况，以及如何有效的控制和处理这个问题。
一、工业循环冷却水中铁离子浓度升高的原因(1)水管损坏、管道有裂缝导致:水流通过破损的水管或有裂缝的管道时，铁离子就有可能通过这些缝隙进入水中，从而导致水中的铁离子浓度升高。
(2)投加铁离子: 为了补充工业循环冷却水系统中腐蚀锈垢所消耗的铁离子，会投加铁离子，但如果投加量过量，也会导致水中的铁离子浓度升高。
(3)污染物富集：业循环冷却水中含有大量的污染物，当水中污染物过多时，就会导致水中的铁离子浓度升高。
二、工业循环冷却水中铁离子浓度升高的处理措施(1)水流中增加消锈剂的量：为了解决工业循环冷却水中铁离子浓度升高的问题，可以增加消锈剂的量，以降低水中的锈垢，减少污染物所导致的铁离子浓度增加。
(2)更换老化的水管和管道：业循环冷却水系统中的水管和管道也存在老化的问题，此时，可以更换新的水管和管道，以减少水系统中的缝隙，以降低水中空气中的铁离子浓度。
(3)采取过滤措施：工业循环冷却水系统中加装滤水设备，利用滤水设备的净水功能，来过滤掉工业循环冷却水中的污染物，减少污染物所导致的铁离子浓度增加。
(4)定期监测: 为了确保工业循环冷却水系统的正常运行，建议定期对水中铁离子浓度进行监测，及早发现问题，以便采取措施处理。
总结从上面可以看出，工业循环冷却水中铁离子的浓度增加，可能是由于水管损坏、管道有裂缝、过多投加铁离子或污染物富集等原因所导致。
为了处理这个问题，可以增加消锈剂的量、更换老化的水管及管道、采取过滤措施，以及定期监测这些因素，从而控制铁离子浓度。
由上表可以看出，车间在采取措施的情况下，温度只能维持在工艺指控控制≤31 ℃范围内。
2 四循环炼油系统供水温度升高的原因分析(1) 2017年以前，我厂一直实施一年一检修，2017年检修后，在我厂生产运行“三年一修”的目标下，第一次运行时间长达3年，这期间，循环水系统内污泥无法清理(如图1所示)。
图1 循环水系统内污泥无法清理示例图(2)填料波形对循环水换热温度的影响。
如图2所示，“W”型波相对于“S”型波增加了换热面积，在没有粘泥滋生的情况下，“W”型波增加了淋水换热面积，但是在系统泄漏、粘泥滋生的情况下，较“S”型波容易出现堵塞填料淋水通道，减少换热面积，造成水温冷不下来。
图2 “W”波型填料0 引言循环水系统工艺泄漏是指循环水系统冷却器内换热管发生穿孔或破裂，使各种工艺物料泄漏致循环水中的现象[1]。
循环水系统是密闭循环系统，一旦被污染且得不到及时处理，水质将发生变化，给循环水系统造成较大危害，泄漏时间越长，对循环水系统危害越严重。
同时，泄漏介质给循环水系统中微生物的迅猛繁殖提供了丰富的营养，随着时间的推移，泄漏介质及其变性物被微生物所消耗。
迅猛繁殖的细菌、细菌代谢产物及其所粘附的泥沙形成了危害更大的生物粘泥。
因为生物粘泥附着的地方，将成为垢下腐蚀及点蚀的部位，容易导致冷却器管束的泄漏[2]，随之而来的循环水系统用大量的新鲜水置换，造成水资源浪费严重，也不符合节能减排和科学发展观的要求。
所以一旦出现附着粘泥现象，必须系统地分析粘泥的成因，采取相应的措施清除粘泥并防止粘泥再次生长，才能保障循环水系统及配套装置安全、平稳、长周期运行[3]。
1 四循环炼油系统运行存在的问题四循环炼油系统及配套装置，在我厂生产运行“三年一修”的目标下，运行至两年后，2019年初，配套装置联合一车间100万t/a催化轻柴油后冷器泄漏，无法切出检修，循环水质浊度持续升高、余氯无法保持，其他指标基本正常，但循环水的出水和回水温度在几个月后却持续升高，一直影响装置的正常运行。
齿轮箱冷却系统工作原理
齿轮箱冷却系统的工作原理基于传热原理。
当齿轮箱内部的温度升高时，冷却系统中的工质（如水或油）会通过管道进入齿轮箱内部，将齿轮箱内部的热量吸收。
随后，工质会通过另一条管道被带回到冷却器中，将热量释放到周围环境中。
通过这样的循环，齿轮箱内部的温度得以稳定，并保持在一个安全的范围内。
在风力发电机组的齿轮箱冷却系统中，这个过程具体为：冷却水从冷却器进入油水热交换器，与齿轮箱内部的润滑油进行热交换。
油水热交换器将润滑油中的热量传递给冷却水，使润滑油温度降低。
冷却水将带走的热量经冷却器散热，将温度降至安全范围内。
冷却后的润滑油再次被泵入齿轮箱，完成循环。
此外，这个过程还可以通过控制系统进行自动调节，根据齿轮箱的温度来控制冷却器、水泵、油水热交换器和油泵的工作状态，以保障齿轮箱的稳定运行。
请注意，不同类型的冷却器有不同的工作原理和特点，如主动冷却器和被动冷却器。
主动冷却器通过冷却风扇对冷却器进行散热，从而降低冷却器的温度。
被动冷却器则利用自然风进行被动散热。
齿轮箱冷却系统的改造摘要：本文主要针对齿轮箱冷却系统展开分析，思考了齿轮箱冷却系统的改造方法和改造的基本的措施，希望可以为今后的齿轮箱冷却系统的改造工作提供参考。
关键词：齿轮箱；冷却系统；改造前言为了提高齿轮箱冷却系统的效果，有必要对其进行改造，在改造的过程中，进一步提升齿轮箱冷却系统的效果，这是开展改造工作的一个重要的原因和关键点。
1、齿轮油散热系统的工作原理齿轮油散热系统的工作原理为：①机组启动，齿轮箱低速油泵工作，当齿轮油温高于40℃时，齿轮箱高速油泵工作；②当齿轮箱油温高于55℃或高速轴轴承温度高于70℃时，温控阀关闭，散热器开始自动工作，润滑油经过散热器冷却后再进入齿轮箱；③当齿轮油温降到45℃且高速轴轴承温度低于65℃时，散热器自动停止工作，润滑油直接经温控阀进入到齿轮箱强制润滑；④当齿轮油温高于75℃或高速轴轴承温度高于90℃时，风机限负荷运行。
⑤当齿轮油温高于80℃或高速轴轴承温度高于95℃时，风机自动停机。
运行中的风电机组，在炎热的夏天大负荷运转时，有时会报齿轮箱油温高故障。
要想正确处理齿轮箱油温高的问题，首先应了解齿轮箱润滑与冷却系统的工作过程及原理。
比如机组齿轮箱的正常工作油温为-15℃~75℃之间，当高于75℃时，风机会自动限制出力，从而保护风机。
当齿轮箱油温高于80℃时，风机会自动报齿轮箱油温高而故障停机。
当齿轮箱温度低于-15℃时，齿轮箱中的加热系统会自动加热，将齿轮箱油加热到-15℃以上，当温度在-15℃~45℃之间时，齿轮箱油流动的路径为油泵到滤芯再到齿轮箱。
在这一过程中如果系统压力高于10bar，那么齿轮箱油将直接通过润滑泵到单向阀再到齿轮箱，这样加速油的循环，使得油温快速升高。
随着油温的升高，系统压力也会随之降低，当压力在3bar~10bar时，溢流阀会自动关闭，3bar的溢流阀会自动打开，油经过粗滤流回到齿轮箱。
当齿轮箱油温进一步升高时，3bar溢流阀会自动关闭，齿轮箱油经过滤芯两级过滤后回到油箱。
随着全球经济的发展和人口的增加，对能源的需求不断增加。
风能作为一种清洁能源，受到越来越多的关注和重视。
风电机组的技术不断提高和成本不断降低，风能发电的成本已经逐渐接近传统能源，市场需求也在不断增加。
风电场站普遍设备基数大，随着机组缺陷高发期来临，大部件超温问题愈来愈严重，造成停机时间增长，机组可利用率逐渐下降，现场运行工作量突增，技术人员相对匮乏，给检修工作带来一定难度。
本文从景峡某风场的实际故障案例出发，分析齿轮箱温控阀失效对齿轮箱超温的影响，并针对性其温包进行技术改造，彻底解决了因温控阀损坏导致齿轮箱轴承超温的问题。
关键词：风力发电机组齿轮箱超温温控阀1 引言风电机组齿轮箱作为风力发电机组的核心部件之一，主要作用是将风轮转动的低速运动转换为高速运动，以驱动发电机发电。
同时，齿轮箱还具有减速、传递扭矩、支撑风轮等功能。
轮系作为风电机组齿轮箱传递能量的重要部件，其安全稳定运行对维持齿轮箱寿命至关重要。
经研究分析齿轮箱润滑冷却系统发现，冷却润滑系统中的ACS温控阀通过感温元件热胀冷缩原理，根据油温实时调节阀门的开闭，实现油液是否冷却的功能。
该温控阀理论可以动作3万次，寿命到后温包中的橡胶套就会损坏导致温控阀失效。
温控阀失效后，无法控制齿轮箱内油温，可能导致油温过高、齿轮箱过热、齿轮箱轴承损伤，对风电机组的运行安全和寿命都会产生不良影响。
通过对温控阀进行改造，将由温度控制阀的开闭改造为压力控制，有限避免了温控阀的失效。
经过改造后，我们发现机组的温度控制更加稳定，机组的效率和寿命也得到了提高。
同时，改造后的温控阀也更加耐用，减少了机组故障的发生率。
2 齿轮箱冷却系统工作原理该风场采用海装2.0MW双馈式风电机组，齿轮箱采用重齿FL2000HD-128型齿轮箱，冷却方式为空水冷。
采用四川川润公司的冷却散热系统，齿轮箱冷却系统主要由水泵，压力罐，油水热交换器，空冷器，油泵，系统管路组成。
该装置冷却介质为60%水+40%乙二醇的混合液体。
齿轮箱冷却水循环系统补水快的原因分析
摘要：通过对齿轮箱内部构造、齿轮箱冷却水循环系统的了解，分析接受罐水位下降快的原因，从而解决齿轮箱向高炉内大量漏水的问题，保证高炉正常操作。
关健词：高炉、齿轮箱、冷却水循环系统、补水。
1 、简况
炼铁总厂高炉普遍采用了串罐式无料钟炉顶设备，用布料溜槽进行全方位布料。
齿轮箱传动布料溜槽是串罐式炉顶的主体设备，使用寿命为一代炉龄即15年以上。
串罐式水冷齿轮箱是由行星传动齿轮箱与气密箱组成，气密箱位于炉喉顶部钢圈上，行星减速机在气密箱上部。
为了保证齿轮箱内部的轴承和传动零部件的工作温度不超过70℃，在气密箱旋转底盘的外侧，装有隔热耐高温材料，在气密箱内侧装有水冷板，由冷却水交换传入气密箱内的热量，控制气密箱内部温度小于70℃以下，从而保证齿轮箱内部的零部件正常运行。
2 、水冷齿轮箱的构造
高炉工作时，正常情况下，炉顶温度为150-250℃，超过250℃时高炉炉顶打水枪自动打水，当炉顶温度不正常时，允许炉顶温度达600 T 但不得超过30 min，每年不超过20次。
冶炼过程中高炉内环境恶劣，煤气炉尘多，这就要求水冷齿轮箱在结构上必须具有良好的隔热、冷却、防尘作用，保证其传动精度和设备的工作寿命。
在旋转底盘下部全部采用绝热耐火材料隔热装置，气密箱的外侧(靠中心喉管)安装有8块水冷板用来交换传入气密箱内的热量。
高炉工作时炉顶煤气压力最高可达0.
28 MPa,而且煤气中含有大量的炉尘，炉尘进入到水冷齿轮箱内，会加速
轴承、齿轮及各传动面的磨损，进而影响到水冷齿轮箱的寿命。
水冷齿轮箱的结构复杂，工作环境恶劣，采用常规密封很难达到预期效果，为此，采用了给水冷齿轮箱内部通入氮气的方法来防尘，氮气入口压力0.
29 MPa、流量680 m3 /h，氮气压力高于炉内压力，这样便把煤气中的炉尘封在水冷齿轮箱体外，改善了齿轮箱内部工作环境，从而提高水冷齿轮箱寿命。
3 、冷却水循环系统
齿轮箱冷却水循环系统工艺流程如图1所示。
图1 无料钟炉顶水冷齿轮箱冷却水循环系统工艺流程
给水厂供给的工业水由浮球阀控制水位，自动补水，进入水箱，由
提升泵站水泵加压，打到炉顶水冷站，经过过滤器过滤后，一路进入接受罐(煤气均压罐)，平时对齿轮箱冷却水循环系统进行补水(首次使用的齿轮箱循环水系统循环水也由此路水供给)。
另外一路水经过过滤器过滤后供给板式换热器，与齿轮箱循环冷却水进行热交换，进水温度控制在40℃以下的前提下，保持齿轮箱冷却水循环系统水温低于50℃。
接受罐相当于水箱(水源)，水泵将接受罐内的水加压，首先经过自动反冲洗过滤器进行过滤，然后进入板式换热器，将齿轮箱传来的热量交换给提升泵站水系统，在板式换热器内完成热量交换，降低齿轮箱冷却水循环系统的循环水温度，最终将冷却水送到上水槽，再由上水槽自上而下流经下部8块水冷却板的水管中，最后经下水槽回水到接受罐。
如何实现冷却水从上水槽到接受罐之间重力流回水呢?上下水槽之间、下水槽与接受罐之间有管道连接，保证三者上部空间所填充气体压力达到动态相等，从而达到水冷齿轮箱的水能自动流回接受罐的目的。
为了保证上水槽不发生向高炉内漏水，上下水槽之间有溢流管，上水槽水位过高，水自动溢流到下水槽。
应急情况下，为了确保齿轮箱水冷系统热交换和补水顺利进行，可以关闭提升泵站泵出口阀门，采用风口高压管线供水。
4、运行中存在的问题
齿轮箱冷却水循环系统在运行过程中，在计算机控制画面上，观察到接受罐内水位会快速下降，此时排污阀门全部关闭，齿轮箱以外所有管道及设备没有漏水及异常现象，有一十字测温显示温度很低，同时水位报警一直显示高水位。
将水泵停止以后，炉顶温度及十字测温温度升高，由此确定齿轮箱内的水向高炉内泄漏，还可以确定是上水槽向高炉内漏水。
分析其原因可能是上下水槽之间的管道过水能力变小，有堵塞
或气塞现象发生。
下水槽是否漏水，无法确定。
如果下水槽漏水，原因在于，出水口或出水管道有堵塞，另外的原因是管道没有严格按照2%的坡度铺设，氮气或高炉内混合气体的压力、流量大小波动。
趁休风机会，从十字测温孔内可以观察到水流向下淌，此时氮气阀门已经关闭，同时通过开启水泵出口阀门的开启度观察水流的量大小，可以发现，水泵出口流量大，向高炉内淌的水流大，水泵出口流量小，向高炉内淌的水流小，无论流量大小，淌的水流总存在，同时水位报警一直显示高水位，可以确定，上下水槽之间的管道、水冷板内的管道有异常。
打开水冷板与上水槽之间的连接管道上的法兰盘，分别向上水槽和下水槽通入0. 4 MPa压缩空气，有4根管不能通入气体，已经完全堵塞。
5、原因分析及处理措施
(1)氮气压力高、流量大，吹动水面晃动，导致水溢流，高炉炉顶压力与氮气压力差波动，也可以导致水溢流。
因此必须严格控制氮气流量和压力。
(2)水靠重力向下流动，如果上水槽内的水分配给水冷板的管道后，流量不足使管道达到有压满流，水必然携带气体进入管道内，在垂直立管切下端开口时，水气不再受到破坏;如果进入水冷板蛇形管内，则发生气水分离，转弯处立管正压力上升，如果聚集气体量大时，气体会沿管道返回上水槽，阻碍水向下流动，流量减小。
分配的水流量使管道达到有压满流的前提条件是上水槽内的水位不能过低，保证气体不进入管道内。
因此必须控制水泵的流量稳定，最好能够达到有压满流的工况点。
(3)润滑油进入管道，造成管道流量减小。
齿轮箱内传动装置需要有良好的润滑，润滑油在气密箱内聚积，很容易进入下水槽内，从而进入
循环水系统内，润滑油具有较大的粘性，豁附在管道的内表面，吸附微小颗粒和悬浮物，造成内径变小。
定期趁大于8h以上休风机会清理油污，利用大于16h以上休风机会对回水管道进行清通处理和药物浸泡处理。
(4)水质差，由于发生化学、电化学反应，生成铁锈、水垢。
结垢后，换热效果变差和水流量变小，水管完全堵塞几根后，过水量更少。
利用大于16h以上休风机会对回水管道进行清通处理和药物浸泡处理，定期对接受罐排污。
6、水量与温差的关系
进出水的水温差与什么有关系呢?中心喉管内混合气体热量传到水冷板，水与水冷板交换热量，当需要携带走的热量一定的时候，冷却水循环水量的大小直接影响进出水的水温差。
水量大，温差小，水量小，温差大。
如果氮气温度比水温度高，水还要吸收氮气传来的热量。
因此，在氮气首先主要作为气封作用的同时，如果作为冷却气体，调节流量必须考虑其温度，压力、流量的变化。
7、结语
水冷齿轮箱是串罐式炉顶的关键设备，冷却水循环系统及水冷齿轮箱能否正常工作，将直接影响高炉操作。
因此，必须进行高质量的日常点检、设备故障分析和维护。
