东南矿体副井天轮异响原因分析及解决方案.pdf

319 1 天轮装置的主要结构及工作原理1.1 天轮装置的主要结构天轮装置主要由调心轴承、天轮轴、轴承座、轴承盖、固定天轮、游动天轮、天轮衬垫、天轮螺栓及轴瓦等组成，其中固定轮数量 1 个，其他 3 个均为游动轮。固定轮采用平键与天轮轴连接；游动轮内孔装有轴瓦，两个半轴瓦采用螺栓与游动轮连接。详见图 1。1.2 天轮的工作原理1.2.1 天轮装置机械结构分析东南矿体副井提升机天轮装置采用铸焊式结构，即每个轮体由铸造的轮缘和轮毂与槽钢组成的辐条焊接而成，天轮直径 4.5 米。天轮装置两端采用球面调心滚子轴承支承放置在轴承座上。根据轮毂与天轮轴传动联接方式分为固定轮和游动轮，固定轮采用平键联接结构，使固定轮与天轮轴一起转动，游动轮采用滑动轴瓦结构，滑动轴瓦采用耐磨合金铜瓦材质。天轮轴轴颈与游动轮游动轴瓦内，固定轮毂与轴瓦、轴瓦之间预留0.2mm 的轴向间隙，以保证提升机运行中钢丝绳的线速度不完全相同时，使每个游动轮与天轮轴之间可以相对转动，以消除各轮子因线速度差异而产生的附加东南矿体副井天轮异响原因分析及解决方案王成威（中色非洲矿业有限公司，赞比亚基特韦 22592）摘 要：天轮装置是落地式多绳摩擦式提升机的重要组成部分。笔者通过结合中色非矿公司东南矿体副井天轮近几年天轮装置异响的实际问题情况，对现场情况进行大量观察与调查了解，查找天轮异响发生的原因，分析天轮受力情况，并就其原因进行逐步分析，进行一系列有效解决措施，更好保证副井天轮安全稳定运行，并进一步保证副井提升系统安全生产运行。关键词：落地式多绳摩擦式提升机；天轮；异响；解决措施图1 天轮装置1.连接螺栓组件 2.轴承座 3.固定轮 4.轴承端盖 5.平键 6.天轮轴 7.滚动轴承 8.轴承盖 9.半轴瓦 10.游动轮 11.天轮衬垫 320 力矩。天轮装置每个轮槽内装有衬垫，保证钢丝绳与衬垫之间产生足够的摩擦力，使钢丝绳得以保护，从而提高钢丝绳的使用寿命。1.2.2 天轮装置运行状态副井提升机天轮装置运行是靠钢丝绳与衬垫之间产生摩擦力来驱动固定轮、游动轮实现的，同时通过提升钢丝绳承载罐笼和货物或人员物资等提升重量。天轮装置随着提升机正反转运行，进行重物提升与下放。天轮装置在载荷变化、正反转运行工况下，要求天轮装置机械结构、零部件联接等必须符合产品技术要求。为保证天轮装置运行正常，有足够好的运行状态，运行中必须保证以下几点：1）各个游动轮轴瓦与天轮轴能够充分润滑；2）天轮轴水平度要求允差 0.1/10mm；3）天轮轴与轴承座垂直度达到产品技术要求；4）天轮装置主轴承充分润滑；5）副井提升机的罐笼不允许超载运行；6）天轮装置中心线与卷筒中心线、井筒中心线一致，不得偏移；7）各个钢丝绳张紧度一致，避免钢丝绳受力大小不一致。2 天轮装置出现异响的类别与原因分析副井提升机自运行以来，已发生过几次天轮异响的情况，本文就两次有代表性的案例进行具体分析。2.1 第一次异响2.1.1 异响发生原因分析2020 年 6 月，部门在副井周检过程中，发现副井提升机上天轮有异响，后经公司专业人员现场察看并分析原因：检查发现上天轮、下天轮无明显的损坏现象，从异常声响来源判断，认为是从上天轮最边上的游动轮上发出的，并且发出异响时，“天轮哈夫线”与钢丝绳合力方向基本相向，初步认为是轮辐受力不均匀发出“当”的异响。异响发生原因分析：（1）初步认为最上面天轮装置安装后，运行一段时间，需要对各紧固件进行复紧（至少 3 次）。副井提升机自安装以来，各螺栓等紧固件未曾检查复紧过，在运行一段时间后，可能哈夫螺栓受力不均造成的，维保单位反映天轮里面的螺栓因不易检查且未复紧过。（2）“天轮哈夫线”与钢丝绳合力同向时，哈夫线位置受力最大，螺栓未复紧，哈夫螺栓预紧力可能不同，可能易发生轮辐受力不均匀，发出“当”的声响。（3）天轮装置露天安装在几十米高的井架上，长期风吹日晒，加之钢丝绳长期把井下水带到天轮上，轮辐、螺栓锈蚀严重，使用工况恶劣，可能造成天轮局部润滑不良。2.1.2 解决异响有关建议加强设备检查，在此期间，每星期一次检查天轮转动和轴承润滑情况，检查天轮各焊缝情况。尽快安排将所有连接螺栓进行复紧并涂油防锈，防止问题有所发展。检查天轮摆动情况是否在规定范围内。必要时，检查轴瓦及轴套磨损情况是否在规定范围内。2.1.3 解决方法及措施部门进行了天轮焊缝与连接螺栓的无损探伤，并无异样；而后进行了各部螺栓复紧，异响亦未消除。后经过现场天轮注油润滑发现，其主要原因是天轮轴与轴瓦润滑不到位，改变注油方向，从天轮中下部进行注油，使润滑脂完全进入轴瓦，轴瓦与天轮轴能够充分润滑。经过数次注油润滑后，异响逐渐减弱至消失，仅有天轮运行过程中释放应力的轻微响声。2.2 第二次异响2.2.1 异响发生原因2021 年 4 月，副井提升机下天轮突然发生异响，异响主要发生在罐笼上行阶段，从 140mL 左右水平开始至井口，且罐笼越接近井口，异响声音越大。经检查发现，下天轮无明显的损坏现象，从异常声响来源判断，认为是从下天轮最边的两个游动轮上发出的类似于撞击声，声音较大。其原因具体分析如下：提升机首绳受力不均匀，造成游动轮转动不同步，轴向游动或径向跳动。造成钢丝绳受力不均匀的主要原因有：单个调绳油缸泄压，即某个调绳油缸液压油泄露，造成调绳油缸没有油压或者欠压，使某根钢丝绳不受力或者少受力，不能起到调整几根钢丝绳平衡力的作用，造成游动轮之间、固定轮与游动轮之间受力不均匀；单根钢丝绳较其他钢丝绳的长度差超过了调绳油缸的行程，即调整量，起不到调节作用，使单根钢丝绳不受力或者受力较小，造成各天轮之间受力不均；主导轮上各绳槽或天轮衬垫磨损量不等，造成钢丝绳缠绕直径差变大，使各游动轮转动速度不同步，造成各天轮之间受力不均。以上几个现象均会使各游动轮产生轴向游动或径向跳动，从而产生异响。天轮轴瓦坏损或疲劳，伴随金属碎片脱落，使轴瓦、天轮轴跟碎片互相摩擦，造成天轮轴运行不畅，产生跳动和撞击，从而发生异响。提升中心线偏移或天轮水平度不足。天轮装置的中 321 心线与提升中心线应重合，其偏差不应大于 1mm，当提升中心线和天轮装置中心线发生偏移时，罐笼的罐道就会对罐笼形成向上或向下的阻力，从而使罐笼作用在主绳上的力不均匀，主绳受力不均，就造成主绳作用在天轮上力不均匀，从而造成异响；天轮装置底座的水平度不应超过 0.05/1000，天轮水平度不足，使游动天轮产生一侧的轴向位移，易造成各游动轮与固定天轮之间相互撞击，从而使其产生异响。2.2.2 解决方法及措施全面进行调绳油缸检查，并未出现泄压现象，但最边的游动轮对应钢丝绳调绳油缸行程已到底。通过实际进行主导轮绳槽深度测量发现，该钢丝绳对应的衬垫绳槽深度较其他深了 3mm，其衬垫磨损的深度不同导致各游动轮转动速度不同步，从而产生异响，是本次异响产生的主要原因。对天轮底座的水平度及天轮装置中心线与提升中心线的重合度进行测量，其数值在范围内。罐笼与配重平齐时，调绳油缸未出现到底到顶现象，首绳的长度偏差未超过调绳油缸调整范围。部门进行了重新车削绳槽工作，保证各绳槽深度差在 0.2mm 范围内，再次运行，异响消失。3 结语在天轮出现异响的几次处理工作中，首先优化了天轮轴瓦的润滑方式，由脚踏注油更改为电动注油方式，既解决了人工疲劳，又加快了注油进度，提高注油频次，保证轴瓦得到良好润滑；其次定期对主导轮衬垫的绳槽深度进行测量，保证调绳油缸起到平衡作用，一旦超出允许范围，及时进行车削。日后的工作要加装天轮防护设施，优化天轮装置工作环境，及时进行防腐除锈刷漆工作，减少水对天轮装置的影响；定期检测天轮井架是否有变形、基础是否有沉降等情况，确保天轮中心线、水平度、井筒中心线对中度等符合相应要求；日常使用中，应结合实际情况制订加注油制度，定期清洗轴瓦及注油管路，确保油路通畅、润滑良好；找时机与生产厂家研究对天轮装置的部分结构进行相应的改进优化，提高天轮装置的适应性。天轮装置发生异响是一个复杂的过程，应全面、系统的分析问题，笔者主要结合自身实际工作出发，从天轮装置轴瓦润滑、装置结构、天轮受力等方面对天轮异响故障进行分析，降低天轮装置的故障率，延长使用寿命，应加强对天轮装置运行状态日常观察和维护，及时检测，保障副井提升系统的安全运行。