石油化工机械齿轮及齿轮传动装置

石油化工机械齿轮传动

一、概述

在我国，石油、化工行业在整个国民经济中的地位是极其重要的。在工业增加值、销售收入、利润及利税总额等多个指标均属全国工业首位。目前中国经济呈现快增长、高效益和低通胀的良好运行状况，2005年上半年国民经济发展好于预期。1~6月GDP增长7.8%工业增长快，增加值同比增长11.7%，机械工业生产、销售快速增长，经济效益提高，综合实力进一步加强。椐全国机械工业统计，2005年1~6月份累计完成销售收入同比增长20.39%，其中石化通用机械增长15.76%。石油化工装置将继续向大型化、高效化方向发展，重点发展60~70万吨乙烯、45万吨合成氨、80万吨尿素和化纤等大型成套设备，以及大型石油勘探和钻采设备、搅拌设备等。此外为了保证现在石油化工设备的稳定、正常运行，还需要一定的备品配件。所以每年为石油化工设备配套和维修用齿轮装置需求将有较大增长。 二、产品及应用

在不同的石化装置上应用不同的齿轮产品，主要的配套装置有： 1、 透平、压缩机用齿轮装置

二十世纪六十年代起我国开始引进30万吨合成氨设备中的空压机或氨压机等都广泛采用高速增速齿轮传动，其功率为3200~8500KW，后来氧化氮压缩机、氯气压缩机、合成气压缩机和循环气压缩机等装置也都采用了齿轮增速器、齿轮联轴节。这类机器上，齿轮的作特点是载荷较大、圆周速度较高，一般为70~120m/s或更高达（300m/s）。其工作特点要求长期持续运行，设计寿命为10万小时以上，运转平稳，噪音低、振动小。一般要求在距离机器一米处，噪音应小于90dB，箱体及轴振动小于0.03mm。齿轮的制造精度通常取GB齿轮精度标准的3~6级。传动效率要求在98%以上。此类装置因为技术参数主要取决于主机的技术要求，必须从转速、速比和功率等方面满足主机的要求，因此该齿轮装置大都是单台设计制造的。

常用的类型有平行轴渐开线齿轮箱、平行轴圆弧齿轮箱、H型分流高速齿轮箱、行星齿轮箱、高速齿轮联轴节，其布置形式见图1： 高压压气机高速齿轮联轴节低压压气机 透平 图1

以上几种类型齿轮装置的产品型号及制造企业见表1

表1 齿轮装置的产品型号及制造企业 主要技术参数 序号 1 2 3 4 3 4 5 6 7 产品名称 功率 /kW 210~42040 203~41456 200~40005 400~6000 132~2000 300~4000 4400~6600 400~40000 20000 高速轴转速 /r/min 1000~20000 1000~20000 1000~20000 11000~18000 800~52450 1500~15000 1500~7200 24000 5600~25000 传动比 范围 ≤8 ≤8 ≤8 ≤12 ≤12 ≤5 ≤2.4 ≤8 主要制造单位 GS系列高速齿轮箱 HS系列高速齿轮箱 P系列高速齿轮箱 X系列高速行星齿轮箱 H型分流高速齿轮箱 GYD高速圆弧齿轮箱 GYR高速圆弧齿轮箱 GH高速双圆弧齿轮箱 GSC高速齿轮联轴节 ①②③ ①② ⑥ ①④⑥ ②⑤⑥ ②⑥⑦ ②⑥⑦ ③ ①⑥ 生产厂：①南京高速齿轮箱股份公司、②沈阳鼓风机厂、③郑州机械研究所、④重庆齿轮箱

股份公司、⑤开封空分设备厂、⑥锦西化工机械集团公司齿轮厂、⑦陕西鼓风机厂

2、 石化泵用齿轮装置及备件

高速泵是从20世纪70年代末期开始在我国使用，最早依靠进口，近十几年已在国内普遍使用。高速泵是一种新型的高速高压单级离心泵，主要应用于石油、化工、氯碱等行业的装料输送、反应器进料、再循环补给清洗及尿素装置等，它的最高转速可达30000rpm。高速是通过增速器实现的，所以增速器是高速泵的核心部分，它的工作要求体积小、质量轻、振动小、互换性好。此类装置的增速器因为转速取决泵的扬程，所以每种形式的齿轮箱有多种不同的输出转速。常用高速泵用增速器的结构如图2。常用高速泵用增速器类型及制造企 业见表2。 用高速 图2 常用高速泵用增速器的结构 表2 常用高速泵用增速器类型及制造企业

序号 1 2 3 配套设备名称 SWB型高速泵 GSB型高速泵 WGB型高速泵 主要技术参数 最大功率/kW 高速轴转速/r/min 55 355 560 4600~17500 4600~23700 4600~19150 传动比范围 1.53~5.83 1.53~7.9 1.53~6.383 制造单位 3 1 2 1 2 生产厂：1 为锦西化工机械集团公司齿轮厂；2 为中国航天工业总公司第十一研究所 3 为沈阳三环机械厂

3、 搅拌釜用立式减速机

搅拌设备在化工行业中应用甚广，多数场合是作为反应器来用。搅拌设备传动系统一般包括电动机、减速器、联轴节、搅拌轴、机架及凸圆法兰等。其中变速器是搅拌设备用于电动机和工作机之间独立的闭式传动装置，其主要功能是降低转速，并相应增大扭矩。由于搅拌轴运转速度大多在30~300r/min范围内，小于电动机额定转速，故在电动机出口端大多需设置减速器。在重多减速机品种中，搅拌设备应用最多的是立式结构，其结构和技术性能也与普通减速机有所区别。这是因为搅拌设备用减速机必须能够适用于各种化学工业环境的工艺要求，同时能够承担各种不同操作过程产生的工作负载和稳定支撑问题，而且在体积上要求尽可能小地占用高度空间。常用的釜用立式减速器类型及制造企业见表3。

表3 常用的釜用立式减速器类型及制造企业 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 主要技术参数 减速机名称 DC系列园柱齿轮减速机 LC系列园柱齿轮减速机 FJ系列园柱园锥齿轮 减速机 LPJ系列园柱齿轮减速机 LCJ系列园柱园锥齿轮 减速机 CW系列园柱齿轮、园弧园柱蜗杆减速机 KJ系列可移式园柱齿轮减速机 P系列带传动减速机 FP系列带传动减速机 YP系列带传动减速机 级数 输入功率 /kw 传动比 输出轴转速 /rpm 输出轴许用扭矩/Nm 单级 两级 两级 三级 两级 三级 两级 两级 单级 单级 单级 单级 0.55~45 0.55~315 0.55~22 0.55~355 0.75~160 0.55~200 0.55~90 22~315 0.55~45 0.18 ~7.5 0.55~22 4~90 65~380 2.53~5.38 4~12 2.9~4.823 10~20 23~80 4.5~22 14~45 6.3~22.4 16~80 2.74~4.73 2.96~4.53 2.45~4.53 4~5.9 2.36~3.9 170~580 65~370 200~500 50~150 12~43 34~330 22~105 30~286 12~90 200 ~520 200~500 160~400 82~145 125~250 60~1000 89~15000 42~448 120~35000 350~35000 90~20000 150~8200 42~35000 310~6200 16~245 58~720 720~7000 6250~37000 4800~25000 DJC系列园柱齿轮减速机 单级 生产厂：锦西化工机械集团公司齿轮厂、温州长城机械厂

4、 石油钻机、抽油机用齿轮减速器

石油钻机是一组十分复杂的大型成套设备，除用于一般陆地石油、天然气钻井外，还有在沙漠、高寒、高原，沼泽、浅滩和海洋等地带使用的钻机。抽油机是油田采油生产中常用的地面动力设备。产品也遍布中国各大油田，并已多次出口美洲、中东和东南亚等地区。这 两种设备用减速器均为两级、人字齿齿轮传动减速器。可采用符合API规范的渐开线齿轮减速器，也可采用强度更高的双圆弧齿轮减速器。其常用的石油钻机、抽油机用齿轮减速器类型及制造企业见表4。

表4 常用的石油钻机、抽油机用齿轮减速器类型及制造企业见 型号 ZLH85-31.1 JS-1000 JS-1000Z JS-800 总中心距 mm 850 355 355 480 传动比 31.3 1.53 1.868 3.04 最大输出 转矩Nm 26 6.87 9.1 19.3 外型尺寸mm 1620x994x560-560 1035x1145x940 1355x1295x1080 1516x1305x975 质量kg 2697 1080 2010 2640 生产厂：中国石油天燃气总公司第四石油机械厂、兰州石油化工机器厂

5、 沉降离心机用齿轮差速器

沉降离心机是用离心沉降法来分离悬浮液的机器，它广泛用于石油、化工行业。沉降离心机的传动装置类型较多，最具代表性的是螺旋卸料离心机的差速变速器（简称差速器）和碟片离心机的螺旋齿轮传动。渐开线行星齿轮差速器是现代螺旋卸料离心机中应用最广泛的传动形式。渐开线行星齿轮差速器是一种内部结构平衡的多分流的对称结构，由于充分利用了内齿的容积和将功率分几股传递，以及内啮合具有承载能力高和运动学上的优点，所以这种差速器的承载能力高，体积小。重量轻，结构紧凑，效率高达0.99，适用于大、中、小功率的螺旋卸料离心机。常用的螺旋卸料离心机差速器类型及制造企业见表5。

表5 常用的螺旋卸料离心机差速器类型及制造企业

传动型式 技术特性 传 动 传动比范围 Ⅰ型(单级) 单级 3≤ib aH≤9 ia bH=1.13~1.59 ia bH =0.89~0.63 双级 8≤ib a1H2≤60 效率 主要制造工作时最大 单位 功率(千瓦) 0.97 ~0.996 不限 2K-H Ⅱ型 7≤ib aH≤17 0.96 ia =1.063~2 bH]~0.99 a ibH =0.945~0.5 Ⅰ型 20≤ib ae≤100 最合理； 当功率不大时可达 500 3K Ⅱ型 西安航空发电机厂 不限 锦西化工短期工作时：机械集团公司齿轮0.8 100 厂 ~0.90 每天工作时间较长：10 50≤ib ae≤250 短期工作时：0.70 100 ~0.84 每天工作时间较长：10

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