MPS190HP－Ⅱ型中速磨煤機加載架支架技術改造

龍玉山

（大唐長春第三熱電廠，長春 130103）

磨煤機是火力發(fā)電廠重要的輔助設備，其運行正常與否直接影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性及機組的安全運行。大唐長春第三熱廠1號機組投入運行以來，磨煤機因內(nèi)部進入異物或負荷波動較大，振動劇烈，使磨煤機加載架支架與定心支架損壞，引起磨輥劇烈擺動、磨盤瓦損壞，等重大事故，降低設備連續(xù)運行時間，因此，對磨煤機載架支架進行了技術改造。

1 設備概況及原支架特點

1.1 設備概況

大唐長春第三熱廠一期工程安裝2臺350 MW汽輪發(fā)電機組，鍋爐為HG－1165/17.5－HM3型亞臨界鍋爐，并采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺鍋爐配備6臺MPS190HP－Ⅱ型中速磨煤機，磨煤機采用液壓加載方式，配備靜態(tài)SLK355分離器。自投運以來，磨煤機負荷適應性高，但因異物影響及基建安裝誤差等原因常造成磨煤機加載架支架與定心支架損壞。尤其在供暖期間，由于機組負荷率偏高，事故頻繁發(fā)生，先后多次發(fā)生加載架支架碎裂、定心支架銷軸焊縫開裂、磨輥支架單側脫落等事故，對機組的安全運行造成嚴重影響，因此必須對原支架進行改造。

1.2 原部件裝配方式

加載架支架與定心支架之間通過銷柱連接成一對擺動副，構成了磨輥支架擺動軸線方向的約束。當磨煤機出力變化或液壓加載力波動以及設備啟停過程中，磨輥連同輥支架將以銷軸為中心發(fā)生擺動，從而調節(jié)設備出力和穩(wěn)定性，加載架支架通過彈性銷和螺栓以及墊片固定在珠架上，加載架支架結構見圖1（圖中單位為mm，圖2相同）。在磨煤機運行過程中，在磨盤順時針的驅動力作用下，磨輥支架會沿著加載架軸向竄動，對加載架支架造成沖擊，使彈性柱銷和連接螺栓彎曲變形甚至發(fā)生斷裂，構成加載架支架的第一類斷裂破壞。

圖1 原加載架支架

2 改造措施

在設備振動明顯超出設計值的情況下，原有裝置的珠架與加載架支架之間的彈性柱銷－螺栓連接方式強度已顯不足，故將原有剛度較低的彈性柱銷取消而增大連接螺栓的強度，螺栓由原有的M15增大到M20，在同等載荷作用下提高了系統(tǒng)安全系數(shù)；螺栓數(shù)量也由原來的2根增加到3根，并且3根螺栓布置在一個平面上，而非原有的線型布置，增加了系統(tǒng)抗軸竄沖擊力矩的能力。原有的螺栓變?yōu)槁葜葜c加載架支架平面采用焊接工藝，大大提高了連接強度和剛度，同時避免了原有裝置螺栓松脫的可能性。根據(jù)連接件的要求，改變原有的加載架支架尺寸，三根螺柱布置為“品”字型，對原有的珠架進行擴孔處理，改造后的加載架支架結構見圖2。

圖2 改造后的架載架支架

改變珠架與加載架支架連接方式，雖然消除原有裝置的動態(tài)韌性，但明顯降低了擺動副吸收沖擊載荷的能力，通過對原有定心支架銷軸的改進解決了該矛盾。由于在磨輥的升降過程中，磨輥的重力由擺調節(jié)承擔，定心支架銷軸承力很小，故可以改變原有的焊接方式為組合止動板裝配。磨輥安裝時，為將此銷軸穿入改造后的加載架支架與改造后的定心支架孔中，并將止動板插入銷軸上的定位槽中，用螺栓將止動板固定在加載架支架上。這種裝配方式將原有的剛性連接改為相對活動量較大的“軟”連接，以此克服連接螺栓承受沖擊載荷能力較弱及螺栓連接的不足，對吸收系統(tǒng)振動起到了較為重要的作用。

3 強度校核

由于第一類破壞發(fā)生的概率顯著高于第二類，只對焊接螺柱的受力情況進行分析。當液壓加載時，此處將受到加載力F的剪切作用，螺栓還會受到當量沖擊力矩Me的作用，磨輥轉動慣量很大，而每次沖擊作用時間又很短，因此其沖擊力非常大，所以Me是強度校核的主要參數(shù)。這2個力同時作用加載架支架受力最大，此時3個連接螺栓載荷最大。改進方案中a端為新型加載架支架與螺栓的焊接端，由于a到A－A面段插入定心支架鉸孔中，二者采用過渡配合，當剪力F很小時，沖擊力對焊縫a面之矩將使螺柱與加載架支架構成一體而發(fā)生向外側的彎曲變形，除焊縫a處以外，鉸孔與螺柱接觸的柱面上二者的相互作用力很小，故可近似視之為固定端為a的懸臂梁。因此螺柱的危險截面為珠架與加載架支架的接合處，對A－A面受力分析見圖3，螺柱的撓曲方程如下［1］。

當螺柱只受加載力F作用時：

當螺柱只受當量沖擊力矩Me作用時：

當螺柱受加載力F與當量沖擊力矩Me二者同時作用時：

式中，E為螺柱的彈性模量；I為螺柱截面貫矩；l為螺柱的總長度與其頭部螺紋旋合長度之差；x為研究對象截面對a端的水平距離，為39mm。

根據(jù)上述各參數(shù)可以計算出該螺柱的撓度和形變量，根據(jù)其材料的伸縮率和形變率對其進行校核。當計算形變量小于許用形變量時，說明其強度符合設計要求。根據(jù)螺栓的數(shù)量和直徑，改造后螺栓強度遠大于原設計強度。

圖3 螺柱受力分析

4 結束語

1號爐A 磨煤機加載架支架改造后，設備運行穩(wěn)定，雖多次發(fā)生異物進入磨煤機內(nèi)部并伴以多次變出力運行工況，但連續(xù)運行2 500h 后未發(fā)現(xiàn)加載架支架發(fā)生重大損壞，僅發(fā)生部分焊縫開裂等問題，經(jīng)及時補焊后即可消除缺陷，而改造前設備平均連續(xù)運行時間不足800h。觀察期內(nèi)，此項改造未引起其他部件出現(xiàn)問題。設備抗振動沖擊的能力明顯加強，連續(xù)運行時間得到顯著提升，1號爐A 磨煤機加載架支架改造后年增加經(jīng)濟效益15萬元。

［1］ 單輝祖，謝傳鋒.工程力學［M］.北京：高等教育出版社，2002.