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。

关键词  高炉 齿轮箱 冷却水循环系统 补水

1简况

    鞍钢炼铁总厂目前已经有4座高炉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，由冷却水交换传人气密箱内的热量，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℃，但不得超过30min，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人氮气的方法来防尘，氮气入口压力0．29MPa、流量680m³／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

    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，然后进人板式换热器，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，淌的水流总将在，同时水位报警一直显示高水位，可以确定，上下水槽之问的管道、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，黏附在管道的内表面，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。