電站鋼球磨煤機(jī)故障分析及治理

代志剛鄭州新力電力有限公司，河南鄭州 450000

1 設(shè)備概況

鄭州新力電力有限公司3臺(tái)鍋爐均為武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ670/13.7-2型煤粉爐，額定蒸發(fā)量為670t/h。該型鍋爐制粉系統(tǒng)采用DTM320/470簡(jiǎn)式鋼球磨煤機(jī)（下稱球磨機(jī)），每臺(tái)爐配有4臺(tái)球磨機(jī)，為單機(jī)驅(qū)動(dòng)。它由前后進(jìn)出料管、轉(zhuǎn)動(dòng)部、主軸承、傳動(dòng)部、減速機(jī)、大小齒輪、電動(dòng)機(jī)等部分組成。其中轉(zhuǎn)動(dòng)部是一個(gè)直徑為3.2m，長(zhǎng)4.7m鋼板卷成的大圓筒，筒內(nèi)壁裝有波浪形硬質(zhì)合金鋼瓦襯板，鋼板筒身和襯板間為一層絕緣石棉墊，以防筒內(nèi)散熱并緩沖鋼球?qū)ν搀w的沖擊。筒內(nèi)總?cè)莘e20～30%裝有作為研磨介質(zhì)的耐磨鋼球。圓筒轉(zhuǎn)速為18.51轉(zhuǎn)/min。筒體兩端為兩個(gè)端蓋，端蓋外側(cè)和空心軸連成一體，軸頸置于主軸承上，兩個(gè)空心軸頸端部各穿入一個(gè)被稱為進(jìn)料斗的彎管，其中一個(gè)是原煤及干燥介質(zhì)的進(jìn)口，另一個(gè)為氣粉混合物出口。轉(zhuǎn)筒一端外面裝有一個(gè)大牙輪，通過(guò)小牙輪、減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)筒被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)時(shí)，筒內(nèi)鋼球被帶起，升到一定高度后落下，借鋼球下落撞擊和滾動(dòng)的研擠作用將筒內(nèi)煤磨制成粉。在負(fù)壓抽吸下，磨好的煤粉被送入煤粉倉(cāng)中。

2 故障情況

球磨機(jī)自投產(chǎn)以來(lái)，由于其故障頻發(fā)，一直制約著鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，總結(jié)歸納出現(xiàn)過(guò)的各類故障，主要有以下幾種情形：

1）滑動(dòng)軸承（俗稱大瓦）燒損，在2004年前，12臺(tái)球磨機(jī)平均每年達(dá)現(xiàn)兩次之多。

2）球磨機(jī)筒體和進(jìn)出口端面鋼襯瓦固定螺栓斷裂脫落，造成筒體漏粉現(xiàn)象，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行，幾乎每天都有螺栓斷脫情況的發(fā)生。

3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)問(wèn)題是球磨機(jī)故障的主要形式。一旦振動(dòng)異常就會(huì)損壞設(shè)備，如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的聯(lián)軸器棒銷破碎，聯(lián)軸器外套斷裂，小齒輪軸承座底腳螺栓拉斷等嚴(yán)重后果。

3 故障分析

3.1 大瓦燒損問(wèn)題的原因分析

由于球磨機(jī)轉(zhuǎn)速較低、自重較大，一般選用承載力大制造方便的雙油楔橢圓滑動(dòng)軸承，這種動(dòng)壓滑動(dòng)軸承就是通過(guò)潤(rùn)滑油和空心軸一起運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生液體動(dòng)壓再轉(zhuǎn)化為液體靜壓進(jìn)而形成油膜來(lái)工作的，此油膜一旦遭到破壞，大瓦就會(huì)出現(xiàn)燒損現(xiàn)象。

1）大瓦淋油中斷或淋油管的堵塞，致使空心軸頸表面因無(wú)潤(rùn)滑油無(wú)法形成油膜而與烏金瓦表面干磨，會(huì)造成大瓦發(fā)熱燒損；

2）大瓦油封及其壓板密封不嚴(yán)出現(xiàn)滲漏油，會(huì)造成承載油膜遭到破壞而使大瓦燒損。

3.2 襯瓦螺栓斷脫問(wèn)題的原因分析

1）襯瓦材料硬度不足HRc42，抗磨性能低，材料膨脹系數(shù)大，在運(yùn)行中長(zhǎng)期受到鋼球的碰撞，會(huì)延伸、隆起，到了后期就發(fā)生變形，進(jìn)而拉斷固緊螺栓。

2）襯板安裝尺寸與設(shè)備尺寸不符，造成擰緊器安裝不到位。襯板安裝后未進(jìn)行復(fù)緊，與筒壁留有的間隙，極易使襯瓦隆起和螺栓松脫。

3）螺栓熱處理不佳強(qiáng)度低，螺紋加工工藝質(zhì)量有缺陷，車削量偏大。而且，作業(yè)中人員習(xí)慣于用自制的加長(zhǎng)套管扳手或采用人力大錘、死板手的作業(yè)方式對(duì)螺栓進(jìn)行緊定，未使用專用扭矩把手，力矩不知也不恒定。未能擰緊的螺母極易松脫。

4）工藝中突出的問(wèn)題是襯瓦板面下鋪設(shè)的隔熱密封材料使用不正確，以往一般所選用的石棉板板材，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中因碰撞很容易粉碎，造成螺栓緊力消失。也會(huì)使螺栓松脫。

5）機(jī)械構(gòu)件老化且易磨損，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境噪音大、粉塵多、溫度高、環(huán)境條件差，嚴(yán)重影響到了檢修人員工作的效果。

3.3 振動(dòng)問(wèn)題的原因分析

1）設(shè)備系統(tǒng)方面的原因，包括設(shè)備部件和設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)兩方面。

（1）設(shè)備部件主要指轉(zhuǎn)子不平衡。鋼球磨主要是靠齒輪傳遞機(jī)械能的。齒輪制造精度，齒面材質(zhì)的均勻處理，對(duì)齒面良好的嚙合性能起著關(guān)鍵作用。低速轉(zhuǎn)動(dòng)的大牙輪因其直徑大，重量重，無(wú)法有做動(dòng)靜平衡的條件，其轉(zhuǎn)子平衡狀況主要是依靠制造誤差來(lái)控制。減速機(jī)人字齒一般也沒(méi)有進(jìn)行動(dòng)平衡的條件，均是通過(guò)靜平衡來(lái)控制轉(zhuǎn)子的平衡性。齒輪嚙合性差，轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡是產(chǎn)生傳動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)主要因素之一。

（2）設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面。具體結(jié)構(gòu)上鋼球磨是靠不同面的三條直線逐級(jí)減速來(lái)傳遞動(dòng)力的，即電動(dòng)機(jī)到減速機(jī)，減速機(jī)到傳動(dòng)小齒輪，傳動(dòng)小齒輪到大齒輪，大齒輪到筒體。而筒體轉(zhuǎn)動(dòng)中心同軸承座的中心位置是由主軸承襯球面在軸座中心銷子定位下自由調(diào)節(jié)的。只要三條直線中二條直線不平衡，在減速傳遞中必然存在著分力，產(chǎn)生振動(dòng)，不平行夾角越大，激振分力就越大，振動(dòng)也就愈強(qiáng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體的水平度，轉(zhuǎn)子的中心度，嚙合面的接觸度，齒間的間隙差等均是造成轉(zhuǎn)動(dòng)體異常振動(dòng)的直接因素。

2）安裝方面的原因。經(jīng)檢修測(cè)量，設(shè)計(jì)安裝時(shí)的大牙輪經(jīng)向跳動(dòng)度1.9mm，軸向跳動(dòng)度4.8mm，均大于允許的最大幌度要求，這就使得大牙輪成為產(chǎn)生振動(dòng)的主要來(lái)源之一。

3）檢修維護(hù)方面的原因。由于螺栓的松脫，尤其是靠近大齒輪的前端部分和進(jìn)口端面螺栓斷裂，大量的泄漏煤粉往往隨著轉(zhuǎn)動(dòng)甩向大小齒輪的間隙，進(jìn)而使大小齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)中相互擠壓，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)現(xiàn)象。

在實(shí)際的維護(hù)工作中，消除設(shè)備振動(dòng)不及時(shí)，齒間煤粉沒(méi)有徹底清除，通常是用機(jī)油沖淋幾次，再澆注熱瀝青油以潤(rùn)滑齒輪間嚙合面。這樣做使得齒間煤粉越積越多，加上漏粉現(xiàn)象的經(jīng)常性，也導(dǎo)致了大小齒輪齒頂產(chǎn)生巨大的擠壓作用力，使筒體轉(zhuǎn)動(dòng)中心線慢慢地偏向一側(cè)運(yùn)行，這樣小齒輪軸承座螺栓容易被振斷，聯(lián)軸器銷子會(huì)經(jīng)常斷裂。

4 改進(jìn)措施和綜合治理

4.1 針對(duì)大瓦燒損故障的治理

1）加裝斷油保護(hù)裝置。通過(guò)DCS自動(dòng)控制大瓦淋油量減小或淋油中斷時(shí)的報(bào)警和停止球磨機(jī)運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)功能，有效地?cái)嘟^了因無(wú)淋油而出現(xiàn)的燒瓦事故的發(fā)生。

2）大瓦油封及其壓板均采用先進(jìn)的特種石墨復(fù)合材料配制，這種材料自潤(rùn)滑效果優(yōu)良，與軸頸磨損時(shí)不傷及軸頸表面，油封間隙的調(diào)整均是進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配制和就地安裝，密封效果特佳，能有效地確保油楔內(nèi)油膜的生成，避免因漏油而破壞油膜的良好作用。

4.2 針對(duì)襯瓦螺栓斷脫故障的治理

1）改換襯板材料，提高耐磨性。選用雙金屬中鉻合金材料襯板置換原GZMn13襯板，這樣可使襯板使用壽命增長(zhǎng)70%，同時(shí)降低固定器、擰緊器厚度，縮小襯板尺寸，改進(jìn)楔塊形式；

2）改換螺栓材料和形式。用25GrMo合金材料代替#45鋼，并將原方形錐尾改為橢圓形錐尾，使受力面擴(kuò)大；

3）選用高強(qiáng)度蝶簧、填料平墊圈的新材料，安裝后采用進(jìn)行2、3次復(fù)緊的新工藝。用毛氈墊代替石棉板墊，螺栓孔用小于螺栓直徑2mm的沖頭進(jìn)行沖制，利用毛氈自身特點(diǎn)形成第一道漏粉源密封。同時(shí)，在外部端面配加填料平墊圈和高強(qiáng)蝶簧片，阻止螺栓松懈。

4.3 針對(duì)振動(dòng)故障的治理

1）處理小齒輪基礎(chǔ)臺(tái)板。將小齒輪基礎(chǔ)臺(tái)板二次灌漿全部鑿掉，基礎(chǔ)臺(tái)板位置重新找正安裝。小齒輪、減速機(jī)基礎(chǔ)螺栓重新焊接，固定螺栓全部重新埋設(shè)定位。調(diào)整一、二級(jí)傳動(dòng)件的中心位置，消除疲勞應(yīng)力的影響。

2）筒體襯瓦材質(zhì)和螺栓材質(zhì)和檢修工藝的改進(jìn)，徹底消除了筒體漏粉和螺栓斷裂松動(dòng)的現(xiàn)象，減小振動(dòng)產(chǎn)生的外來(lái)因素。

3）更換大齒輪，重新澆注主軸鎢金瓦，調(diào)整找正筒體水平度，同其它傳動(dòng)件的平行度，大齒輪徑向軸向跳動(dòng)度，盡可能使其誤差達(dá)到最小值。全部重新調(diào)整并且設(shè)定各齒輪嚙合面間隙和偏差，找正所有連接件的中心度，盡可能使三條直線平行，并使各滑動(dòng)體，連接件中心在一條直線上。將安裝產(chǎn)生的振動(dòng)程度降到最低點(diǎn)。

4）增加科技投入，改善和提高工作環(huán)境、檢修質(zhì)量。加裝大齒輪自動(dòng)噴油裝置，使大齒輪潤(rùn)滑狀況得到明顯改善；加裝筒體的隔音裝置使噪音振動(dòng)頻頻率明顯降低；加裝盤車裝置，提高檢修效率和質(zhì)量，消除引起振動(dòng)的間接因素。

5 治理效果

經(jīng)過(guò)綜合治理，在檢修工作中對(duì)各項(xiàng)改進(jìn)措施進(jìn)行了認(rèn)真的落實(shí)，取得了非常好的效果，到目前大瓦再未出現(xiàn)燒損故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，12臺(tái)磨由2004年度缺陷2 688個(gè)條下降到2008年度的235條，其中螺栓斷漏現(xiàn)象大大減少，螺栓斷脫的缺陷發(fā)生率已由過(guò)去占總?cè)毕輻l數(shù)的23.7%，降至0.44%，并連續(xù)保持并呈下降趣勢(shì)。據(jù)初步估算，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著，制粉系統(tǒng)出力和增發(fā)電量明顯提高，而電耗、檢修工時(shí)、材料消耗大幅度下降，據(jù)職業(yè)預(yù)防中心檢測(cè)噪聲下降了6～12dB。由于球磨機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，也使低負(fù)荷時(shí)節(jié)約了大量燃油。

6 結(jié)論

長(zhǎng)期以來(lái)球磨機(jī)的故障率較高，對(duì)機(jī)組安全高效運(yùn)行影響很大，根據(jù)引起故障的各種原因制定了相應(yīng)的處理措施。經(jīng)過(guò)一個(gè)輪回的綜合治理，治理效果良好，設(shè)備故障明顯減少，振動(dòng)現(xiàn)象明顯減弱。近4、5年來(lái)，設(shè)備運(yùn)行非常穩(wěn)定，除正常的維護(hù)工作，缺陷很少，基本上斷絕了漏油漏粉大瓦燒損現(xiàn)象。確保了鋼球磨整體設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]楊朝輝.鋼球磨煤機(jī)故障分析和解決方法.制冷空調(diào)與電力機(jī)械,2006,27(5):84-86.