ZGM95G中速磨煤機傳動盤裙邊的修復(fù)

吳宏倫

（江蘇常熟發(fā)電有限公司檢修分公司，江蘇常熟215536）

江蘇常熟發(fā)電有限公司一期4臺300MW火力發(fā)電機組，鍋爐采用上海鍋爐廠引進技術(shù)生產(chǎn)的UP型亞臨界壓力直流爐。鍋爐采用四角切圓燃燒，配套制粉系統(tǒng)為正壓直吹式系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)主設(shè)備是中速磨煤機，其型號為ZGM95G（MPS-190），每臺爐配5臺該磨煤機，4用1備。該磨煤機屬引進巴布克可公司技術(shù)的國產(chǎn)第一代輥輪式中速磨煤機。

1 ZGM95G磨煤機密封結(jié)構(gòu)特點

由于中速磨煤機通常使用在正壓式系統(tǒng)中，故對磨煤機本體的密封性能要求相對較高。第一代輥輪式中速磨煤機下架體動靜間密封，見圖1，采用兩道動密封結(jié)構(gòu)：（1）傳動盤裙邊與動密封上環(huán)的密封。（2）傳動盤軸徑與齒型密封環(huán)（迷宮環(huán)）的齒形迷宮密封。在兩道動靜密封之間形成一環(huán)形空腔結(jié)構(gòu)，在其中通入冷密封風(fēng)，密封風(fēng)風(fēng)壓高于磨煤機內(nèi)部一次風(fēng)熱風(fēng)風(fēng)壓，形成氣密封，以阻止磨煤機內(nèi)部熱一次風(fēng)外泄。中速磨煤機下架體動靜間的有效密封既可防止一次風(fēng)中粉塵漏出污染環(huán)境，又可防止大量熱源損失和影響磨煤機周圍其他設(shè)備的正常運行，同時此處密封也是該型磨煤機漏粉治理的難點。

圖1 ZGM95G中速磨密封結(jié)構(gòu)

2 ZGM95G磨煤機傳動盤裙邊損壞原因分析

在重視了中速磨煤機下架體動靜密封間隙的控制后，江蘇常熟發(fā)電有限公司一期4臺爐20臺磨煤機漏灰情況得到了極大的改善。但是，在有些不正常的運行工況下，特別是在石子煤多、一次風(fēng)量不足等情況下，會造成磨煤機一次風(fēng)室內(nèi)石子煤（甚至是來不及被一次風(fēng)吹走的煤）堆積。這時不可避免地會有石子煤等雜質(zhì)被擠入動靜密封間隙中，造成動靜密封配合面磨損并使密封風(fēng)泄漏流量加大而風(fēng)壓降低，破壞密封結(jié)構(gòu)，加劇了泄漏等。同時，由于磨煤機傳動盤采用球墨鑄鐵澆鑄后加工制造，石子煤等雜質(zhì)在被擠入動靜密封之間時會對傳動盤裙邊產(chǎn)生較大的擠壓力，從而使傳動盤裙邊產(chǎn)生磨損、裂紋等缺陷。此類缺陷已在多臺磨煤機的大修中被發(fā)現(xiàn)。

傳動盤裙邊的損壞（如裂紋、迸裂等），更使磨煤機下架體的泄漏加劇，造成磨煤機迷宮環(huán)的使用壽命縮短，有時磨煤機因此被迫停運，需進行解體檢修，直接增加備件和檢修的各種費用的支出。所以，如果在大修中發(fā)現(xiàn)傳動盤裙邊出現(xiàn)裂紋等的缺陷，一般不再繼續(xù)使用。

3 ZGM95G磨煤機傳動盤裙邊修復(fù)時應(yīng)考慮的因素

ZGM95G中速磨傳動盤單件重量約6.2 t，屬該型磨煤機最重的部件之一。按2000年采購價約15萬元人民幣以上，如就此報廢則損失較大，故應(yīng)盡量考慮修復(fù)再利用。

如果單從結(jié)構(gòu)上考慮只需將原傳動盤裙邊車掉，重新加配1只，原理非常簡單。但由于ZGM95G中速磨大修使用期小于機組的大修期，一般實行狀態(tài)檢修制度，故中速磨大修工作往往在機組運行過程中實施，此時鍋爐制粉系統(tǒng)將失去備用，所以對磨煤機的大修工作要求及時、可靠，因此對此部件的修復(fù)也需保證其修復(fù)的可行性和修復(fù)后的工作可靠性。在研究確定修復(fù)方案時需反復(fù)推敲。

3.1 從結(jié)構(gòu)強度角度考慮

因傳動盤在磨煤機中主要用于傳遞磨煤機減速機的輸出扭矩、承受磨煤機上部的加載力和部件重量（ZGM95G型磨煤機的加載和自重構(gòu)成的正壓力約有110 t，考慮工作時的動載荷可達220 t），所以在修復(fù)中要盡量不破壞原有力矩的傳遞通道，減少因在傳動盤上過量車削和鉆孔而使其結(jié)構(gòu)強度的減弱。在新配裙邊與傳動盤的連接形式上盡量少用螺栓連接，故在此主要選用過盈緊配合連接，其過盈量根據(jù)需用的配合緊力來計算校驗。

3.2 從結(jié)構(gòu)尺寸角度考慮

傳動盤裙邊內(nèi)側(cè)直徑尺寸達D1830mm，其加工面原設(shè)計圓跳度要求為不大于0.1mm，所以修復(fù)后在結(jié)構(gòu)尺寸上應(yīng)首先保證新加工的裙邊內(nèi)徑與傳動盤母體的同心度，不發(fā)生徑向偏移。而以過盈緊配合為主的連結(jié)形式，正好能保證裙邊內(nèi)圓經(jīng)車加工后能滿足此同心度的要求。

3.3 從用材的角度考慮

傳動盤為球墨鑄鐵制造，球墨鑄鐵脆性，故其裙邊受外力的擠壓易產(chǎn)生開裂。為防止類似情況再次發(fā)生，新鑲配的傳動盤裙邊采用了鑄鋼件（ZG230-450），提高了該部位的強度，另一方面即使以后再次磨損需修復(fù)，也可考慮用堆焊修復(fù)的方法，減少重復(fù)修復(fù)的費用。

另外由于與裙邊內(nèi)側(cè)配合的動密封上環(huán)的材質(zhì)也同樣為鑄鋼件，在磨煤機惡劣的運行工況中，兩者相對轉(zhuǎn)動中可能會產(chǎn)生摩擦，為防止同種鑄鋼件金屬摩擦后的粘滯現(xiàn)象，故在動密封上環(huán)的與傳動盤裙邊的配合部位加配一球墨鑄鐵墊，并在其外緣加工成鋸齒狀，這樣即使有相對磨損也不至于損壞重要部件。

3.4 從溫度變化的角度考慮

磨煤機在投運前，熱一次風(fēng)吹入中架體下半部的環(huán)形一次風(fēng)室，在傳動盤受熱的過程中，由于傳動盤母體體積質(zhì)量較大，而新的裙邊體積質(zhì)量相對較小，兩者質(zhì)量不同因而溫升速率也不同，可能會存在溫差而導(dǎo)致膨脹不均的現(xiàn)象，造成在冷態(tài)下緊配合的裙邊在熱態(tài)溫度變化時會松脫。因此，為保證連接可靠性，在過盈連接的基礎(chǔ)上輔以少量螺栓連結(jié)。

4 傳動盤裙邊修復(fù)數(shù)據(jù)的確定[1，2]

4.1 連接配合的基本尺寸的確定

根據(jù)傳動盤裙邊結(jié)構(gòu)尺寸，初步確定配合尺寸為D 1650mm，按《GB/T1801—1999極限與配合公差帶和配合的選擇》選擇配合代號為基軸制過盈優(yōu)先配合，即配合尺寸為

由此可計算出：

最大可能過盈量為Y=0.97mm=0.97×10-3m；

最小可能過盈量為Y=0.728mm=0.728×10-3m。

4.2 連接配合過盈量的校驗

因為過分緊的過盈量產(chǎn)生的配合應(yīng)力可能會超過強度極限而造成部件損壞，導(dǎo)致修復(fù)方案失敗，所以有必要對所選擇的過盈量進行校驗。校驗的方法是根據(jù)新裙邊所使用的材料的強度，可以計算連接配合的過盈量的極限值。將之與所選的優(yōu)選配合相比較，以驗證所選的過盈配合的合理性。

按《機械零件設(shè)計手冊》有關(guān)圓柱面過盈連接的計算方法，可進行如下計算。

（1）計算新鑲配的傳動盤裙邊（屬包容件）不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大壓力：Pmax2。

本例中，擬采用ZG25材質(zhì)（即ZG230-450），屬塑性材料，其屈服強度σS2=230 MPa。包容件外徑d2=1930mm，配合直徑d=1650mm?？捎嬎愕茫?/p>

（2）計算新鑲配的傳動盤裙邊不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過盈δmax。

本例中，被包容件內(nèi)徑d1=1280mm，包容件外徑d2=1930mm，配合直徑d=1650mm。根據(jù)和的值，查圖表[2]得=65×10-12。

說明在本例過盈配合中，要使新鑲配的傳動盤裙邊不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過盈量應(yīng)小于3.53mm，所以保證零件不產(chǎn)生塑性變形所選的最大過盈Ymax≤δmax=3.53mm=3.53×10-3m。

（3）比較。

本例4.1中，已根據(jù)優(yōu)先配合確定的最大過盈Y=0.97×10-3m，遠遠小于保證零件不產(chǎn)生塑性變形所選的最大過盈Ymax=3.53×10-3m，說明此優(yōu)選配合尺寸具有較多的材料強度儲備，是可靠的。

4.3 裝配溫度計算

本例中，因為鑲套環(huán)的安裝需采用“熱套”的方法進行安裝，所以還需要計算一下裝配溫度t1是否可行：

按《機械零件設(shè)計手冊》圓柱面過盈聯(lián)接計算方法，取裝配間隙包容件材料的線膨脹系數(shù)a1=11×10-6（1/℃），裝配環(huán)境溫度t=25℃。

根據(jù)經(jīng)驗，此裝配溫度（169℃）是合理可行的。

5 ZGM95G磨煤機傳動盤裙邊修復(fù)方案介紹

綜合以上分析，現(xiàn)采用圖2所示的修復(fù)方案。

圖2 傳動盤裙邊修復(fù)局部放大圖

（1）在大立車上車去傳動盤裙邊，直至去除裂紋缺陷，并利用著色探傷法驗證。

（2）澆鑄一環(huán)形裙邊毛坯，配合傳動盤尺寸對裙邊毛坯內(nèi)徑配合處進行初加工并防止其變形。

（3）確定輔助連接螺栓分布位置，并鉆螺紋孔。

（4）均勻加熱裙邊毛坯，使之熱脹，并熱套于傳動盤機體上，趁熱態(tài)及時利用輔助連接螺栓收緊，使裙邊毛坯緊貼在傳動盤上。

（5）待冷卻后按照裙邊原始尺寸對其進行精加工。

（6）另澆鑄一安裝于動密封上環(huán)上的鑄鐵環(huán)，并進行精加工。待安裝時與新的傳動盤裙邊相配合，達到控制間隙的目的。

6 結(jié)束語

按照以上的修復(fù)方案，第一次修復(fù)了2000年9月4E號磨大修中換下來的有裂紋的傳動盤裙邊，并一直使用至今，效果良好。其后對多次發(fā)生的傳動盤裙邊裂紋缺陷，也采取了相同的修復(fù)方法，均取得成功。

經(jīng)濟效益分析：按2000年價格，購買一只新的傳動盤價格在15萬元以上，而修復(fù)1只舊的傳動盤裙邊的價格約2萬元（包括材料和機械加工費用），所以每修復(fù)1只有裂紋的傳動盤可節(jié)省約13萬元以上。按此推算如每年有3～4只傳動盤裙邊需修復(fù)，一共有20只傳動盤，如果修復(fù)一遍共可直接節(jié)省約13萬元/只×20只=260萬元。如再次修復(fù)，只需對局部磨損的裙邊進行焊補后再加工，更可大大節(jié)約修理費用。另外使用該方法來修復(fù)1只傳動盤的時間約為半個月，大大少于因購買備件需用的時間（約半年），從而不致影響磨煤機的正常大修和失去備用的時間，可取得很大的間接效益。

[1] GB/T1801—1999極限與配合公差帶和配合的選擇[S].北京：國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，1999.

[2] 東北工學(xué)院《機械零件設(shè)計手冊》編寫組.機械零件設(shè)計手冊（第二版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980.