上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的調(diào)研分析

錢錫銘

(浙江省電力設(shè)計(jì)院，杭州　310012)

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上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的調(diào)研分析

錢錫銘

(浙江省電力設(shè)計(jì)院，杭州310012)

從現(xiàn)有上煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況、煤倉平均剩余煤量的影響、上煤系統(tǒng)易損部件故障的影響、上煤系統(tǒng)缺陷調(diào)研統(tǒng)計(jì)、上煤系統(tǒng)重大缺陷調(diào)研統(tǒng)計(jì)、上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的可行性等8個(gè)方面分析了2×1 000 MW電廠上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的可行性與存在的隱患，認(rèn)為存在較大風(fēng)險(xiǎn)，宜暫緩實(shí)行。

單系統(tǒng)；缺陷；檢修時(shí)間；帶式輸送機(jī)

1　現(xiàn)有上煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況

現(xiàn)已投運(yùn)的2×1 000 MW電廠上煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)均設(shè)雙路，1用1備。備用途徑不外乎兩者：一是設(shè)備的備用，一路設(shè)備故障，另一路可隨時(shí)啟動(dòng)；二是時(shí)間上的備用，每個(gè)班次運(yùn)行時(shí)間不超過6 h，富余時(shí)間可以解決設(shè)備小的檢修和維護(hù)。

上煤系統(tǒng)小的檢修一般在4 h內(nèi)可以解決，較大的故障，如更換膠帶時(shí)的膠帶接口硫化、減速機(jī)解體檢修或更換、電動(dòng)機(jī)解體檢修或更換、驅(qū)動(dòng)滾筒更換、液力偶合器更換等，則需要8～36 h。

有人提出2×1 000 MW電廠上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的設(shè)想，為此，對5家電廠運(yùn)煤系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行了調(diào)研、分析。

2　剩余煤量對處理缺陷時(shí)間的影響

通過調(diào)查上煤系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)60%出現(xiàn)在啟動(dòng)上煤的過程中。這時(shí)鍋爐原煤斗的煤位一般只有1/3。此時(shí)，若能征得電網(wǎng)的同意，機(jī)組可降負(fù)荷運(yùn)行，在確保鍋爐穩(wěn)定燃燒的前提下，負(fù)荷最低可降至額定工況的40%，煤倉的剩余煤量僅能維持鍋爐降負(fù)荷工況下燃燒5～6 h。如果保持較大負(fù)荷運(yùn)行，煤倉的剩余煤量僅能維持鍋爐燃燒2～3 h。因此，處理缺陷的時(shí)間是很緊迫的。檢修處理時(shí)間超過2～3 h，就可能造成原煤斗漏眼，威脅機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3　上煤系統(tǒng)易損部件故障的影響

經(jīng)過對多家電廠運(yùn)行情況的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備故障的主要原因如下：膠帶因老化或扯斷需要膠接；電動(dòng)機(jī)、減速器、液力偶合器、聯(lián)軸器因故障需要維修或更換；傳動(dòng)滾筒因脫膠需要更換；電氣二次故障；碎煤機(jī)、滾軸篩因故障需要維修。詳細(xì)分析如下。

3.1膠帶

膠帶常見的缺陷為：膠接口老化開膠；膠接口橫向開裂；縱向撕裂；橫向撕裂；磨斷；膠帶磨損變薄和老化等。

膠帶的使用壽命一般在3～5年。更換整條膠帶需要3～4道膠接口，膠接的時(shí)間為22～26 h，加上舊膠帶拆除、新膠帶牽引到位需8～10 h。這樣，更換整條膠帶的檢修時(shí)間需要30～36 h。

膠帶膠接的工作過程為：將破損膠帶轉(zhuǎn)到方便膠接的位置→停電布置保護(hù)(以下簡稱布保)措施→帶式輸送機(jī)配重吊到位，松開膠帶→固定需要膠接位置膠帶的兩側(cè)→階梯層扒膠帶→階梯層打毛→刷膠并晾干3遍→填芯膠及面膠→硫化機(jī)就位并調(diào)試(壓力、溫度)→加溫硫化→冷卻至室溫→硫化機(jī)拆除→松開膠接位置膠帶的兩側(cè)→帶式輸送機(jī)配重復(fù)位→送電撤除保護(hù)→試轉(zhuǎn)，滿足條件投入運(yùn)行。

3.2電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)常見的缺陷為：定子繞組匝間短路、定子繞組開路、定子繞組接地、軸承嚴(yán)重磨損、輸出軸滾鍵、振動(dòng)超標(biāo)、溫度超標(biāo)等。

出現(xiàn)上述缺陷后，最快的處理方式是更換電動(dòng)機(jī)，其過程為：停電布保措施→拆解接線→拆解地腳螺栓→移出電動(dòng)機(jī)并吊到檢修位置→拆下液力偶合器→將拆下的液力偶合器裝到新電動(dòng)機(jī)軸上并安裝到位→吊裝到位→與減速器高速軸找基準(zhǔn)中心線→電動(dòng)機(jī)地腳緊固→電動(dòng)機(jī)接線→送電撤?！囖D(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)→試轉(zhuǎn)，滿足條件投入運(yùn)行。

3.3減速器

減速器常見的缺陷為：高速軸及低速軸骨架油封磨損、軸承嚴(yán)重磨損、齒輪損傷、高速軸斷軸、高速軸彎軸、振動(dòng)超標(biāo)、溫度超標(biāo)等。

出現(xiàn)高速軸及低速軸骨架油封磨損情況，可以延遲檢修處理，但遲早都要更換骨架油封。因?yàn)楦鼡Q骨架油封要將減速機(jī)解體，更換骨架油封的檢修時(shí)間要比減速機(jī)整體更換的時(shí)間長得多。

其他減速機(jī)缺陷，最快的處理方式是更換減速機(jī)，其過程為：停電布保措施→拆解電動(dòng)機(jī)接線→拆解電動(dòng)機(jī)地腳螺栓→移出電動(dòng)機(jī)→拆解高速軸液力偶合器→拆解減速機(jī)地腳螺絲→移出減速機(jī)并吊到檢修位置→拆下減速機(jī)低速軸聯(lián)軸器→將拆下的液力偶合器裝到新減速機(jī)高速軸上并安裝到位置→將拆下的聯(lián)軸器裝到新減速機(jī)低速軸上并安裝到位→新減速機(jī)吊裝到位→減速機(jī)低速軸與驅(qū)動(dòng)滾筒找基準(zhǔn)中心線→減速機(jī)地腳緊固→低速軸聯(lián)軸器回裝→電動(dòng)機(jī)回裝→電動(dòng)機(jī)與減速器高速軸找基準(zhǔn)中心線→電動(dòng)機(jī)地腳緊固→電動(dòng)機(jī)接線→送電撤?！囖D(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)→試轉(zhuǎn)，滿足條件投入運(yùn)行。

3.4液力偶合器

液力偶合器常見的缺陷為油封磨損漏油，最快的處理方式是更換液力偶合器總成。其過程大部分與更換電動(dòng)機(jī)過程相同,增加減速機(jī)高速軸舊液力偶合器拆除,減速機(jī)高速軸新液力偶合器安裝到位。

出現(xiàn)液力偶合器油封磨損漏油后，雖然可以延遲檢修處理，但遲早要進(jìn)行更換處理。

3.5聯(lián)軸器

聯(lián)軸器常見的缺陷為：銷孔變形，滾鍵、橡膠彈性體損壞。

出現(xiàn)上述缺陷后，最快的處理方式是更換聯(lián)軸器總成，其過程為：停電布保措施→拆解接線→拆解地腳螺栓→移出并吊到檢修位置→滾筒舊聯(lián)軸器拆除→滾筒新聯(lián)軸器安裝到位→與減速器高速軸找基準(zhǔn)中心線→電動(dòng)機(jī)地腳緊固→電動(dòng)機(jī)接線→送電撤?！囖D(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)→試轉(zhuǎn)，滿足條件投入運(yùn)行。增加滾筒舊聯(lián)軸器拆除和滾筒新聯(lián)軸器安裝到位。

3.6傳動(dòng)滾筒

傳動(dòng)滾筒常見的缺陷為：滾筒鑄膠一側(cè)脫落，造成膠帶跑偏，無法運(yùn)行；滾筒軸承磨損等。

出現(xiàn)上述缺陷后，最快的處理方式是更換傳動(dòng)滾筒總成，其過程為：停電布保措施→帶式輸送機(jī)配重吊到位，松開膠帶→將傳動(dòng)滾筒周圍膠帶拉離傳動(dòng)滾筒→起吊傳動(dòng)滾筒并使吊繩受力→拆解傳動(dòng)滾筒軸承座地腳螺絲→吊出傳動(dòng)滾筒并吊到檢修位置→拆下傳動(dòng)滾筒聯(lián)軸器→將拆下的傳動(dòng)滾筒聯(lián)軸器裝到新傳動(dòng)滾筒軸上并安裝到位置→吊裝傳動(dòng)滾筒回裝到位→傳動(dòng)滾筒與減速機(jī)低速軸找基準(zhǔn)中心線→緊固傳動(dòng)滾筒軸承座地腳螺絲→回裝低速軸聯(lián)軸器→松開滾筒周圍膠帶→帶式輸送機(jī)配重復(fù)位→送電撤?！囖D(zhuǎn)，滿足條件投入運(yùn)行。

3.7電氣二次故障查找及處理

電氣二次故障的處理時(shí)間，與專業(yè)檢修人員的技術(shù)水平有很大關(guān)系，一般在0.5～6.0 h。經(jīng)常發(fā)生的情況是，上煤系統(tǒng)啟動(dòng)中出現(xiàn)一個(gè)缺陷，處理后又出現(xiàn)另一個(gè)缺陷，兩次缺陷處理累加后的時(shí)間較長，同樣會(huì)造成原煤斗漏眼，影響機(jī)組負(fù)荷。

3.8碎煤機(jī)

帶式輸送機(jī)若是采用單系統(tǒng)，碎煤機(jī)、滾軸篩相應(yīng)地也需單系統(tǒng)布置，碎煤機(jī)、滾軸篩的重大故障也將影響運(yùn)煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

碎煤機(jī)常見的缺陷為：環(huán)錘擊碎脫落、襯板脫落、篩板擊碎脫落、軸承嚴(yán)重磨損、振動(dòng)超標(biāo)、溫升超標(biāo)等。

出現(xiàn)上述缺陷后，需要揭開碎煤機(jī)上蓋，其過程為：停電布保措施→拆解電動(dòng)機(jī)接線→拆解電動(dòng)機(jī)地腳螺栓→移出電動(dòng)機(jī)→拆解轉(zhuǎn)子軸承座地腳螺栓→吊出轉(zhuǎn)子到檢修位置→更換軸承、環(huán)錘、襯板、篩板等→轉(zhuǎn)子吊回原位→緊固轉(zhuǎn)子軸承座地腳螺栓→碎煤機(jī)上蓋復(fù)位緊固→電動(dòng)機(jī)吊裝復(fù)位并與轉(zhuǎn)子找基準(zhǔn)中心線→電動(dòng)機(jī)地腳螺絲緊固→送電撤?！囖D(zhuǎn)，滿足條件投入運(yùn)行。

3.9滾軸篩

滾軸篩的缺陷處理相對簡單，可將整個(gè)篩軸更換，包括減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)、篩軸、篩片等，檢修時(shí)間較短。

3.10各類重大故障維修時(shí)間的統(tǒng)計(jì)

根據(jù)上述分析，各類重大故障的維修時(shí)間統(tǒng)計(jì)見表1。

表1　各類重大故障的維修時(shí)間　h

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4　上煤系統(tǒng)缺陷調(diào)研統(tǒng)計(jì)

通過對多家電廠的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在輸煤系統(tǒng)缺陷中，影響上煤系統(tǒng)上煤的缺陷集中于電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、篩煤機(jī)、碎煤機(jī)、傳動(dòng)滾筒、液力偶合器、聯(lián)軸器、膠帶、電氣二次回路等方面。對5家電廠上煤系統(tǒng)主要設(shè)備缺陷調(diào)查的統(tǒng)計(jì)見表2。

表2　2013年5家電廠上煤主要設(shè)備缺陷統(tǒng)計(jì)　次

5　上煤系統(tǒng)重大缺陷調(diào)研統(tǒng)計(jì)

對C廠、D廠2013年上煤系統(tǒng)重大缺陷的處理工單進(jìn)行了調(diào)研統(tǒng)計(jì)。

C廠2013年上煤系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷共計(jì)3 555次，重大缺陷47次。其中膠帶接口硫化膠接11次，減速機(jī)故障檢修6次，電動(dòng)機(jī)檢修18次，碎煤機(jī)更換轉(zhuǎn)子及故障檢修2次，驅(qū)動(dòng)滾筒檢修6次，液力偶合器檢修4次。

D廠2013年上煤系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷共計(jì)4 522次，重大缺陷28次。其中膠帶接口硫化膠接9次，減速機(jī)故障檢修7次，電動(dòng)機(jī)更換3次，碎煤機(jī)更換轉(zhuǎn)子及故障檢修4次，驅(qū)動(dòng)滾筒更換4次，液力偶合器檢修1次。

從C廠、D廠調(diào)研情況看，上煤系統(tǒng)每年平均發(fā)生重大缺陷共計(jì)37.5次。其中膠帶接口硫化膠接10次，減速機(jī)故障檢修6.5次，電動(dòng)機(jī)檢修10.5次，碎煤機(jī)更換轉(zhuǎn)子及故障檢修3次，驅(qū)動(dòng)滾筒檢修5次，液力偶合器檢修2.5次。

6　上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

在工程設(shè)計(jì)中，有人提出上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的設(shè)想，但上煤系統(tǒng)能否采用單系統(tǒng)取決于設(shè)備有沒有足夠的檢修時(shí)間，現(xiàn)有的上煤系統(tǒng)，發(fā)生小故障在3～4 h內(nèi)就可解決，一旦發(fā)生重大故障，單系統(tǒng)就沒有足夠的檢修時(shí)間。

上煤系統(tǒng)若是采用單系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)輸煤系統(tǒng)簡化，設(shè)備減少；(2)一次性投資減少，設(shè)備折舊費(fèi)也減少。缺點(diǎn)：(1)設(shè)備檢修維護(hù)時(shí)間少，由于上煤系統(tǒng)是為2臺1 000 MW機(jī)組服務(wù)的，即使1臺機(jī)組大修，另一臺仍需運(yùn)行，因此，上煤系統(tǒng)將永遠(yuǎn)沒有設(shè)備大修時(shí)間；(2)更換上煤系統(tǒng)膠帶時(shí)，影響機(jī)組運(yùn)行；(3)運(yùn)煤系統(tǒng)是由帶式輸送機(jī)、碎篩設(shè)備等多個(gè)設(shè)備組成的，需一起運(yùn)行，從各類重大故障的維修時(shí)間可知，其中任何一個(gè)設(shè)備發(fā)生重大故障都將導(dǎo)致單系統(tǒng)停機(jī)，從而影響機(jī)組運(yùn)行。

7　上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)的可行性

有的輔機(jī)采用單系統(tǒng)，之所以可行，原因在于：(1)該輔機(jī)僅為某臺機(jī)組服務(wù)；(2)加大了輔機(jī)的系統(tǒng)出力，輔機(jī)有足夠的檢修時(shí)間；(3)輔機(jī)可以隨著機(jī)組大修而大修。

對運(yùn)煤專業(yè)而言，上煤系統(tǒng)能否采用單系統(tǒng)并不能簡單地類推，試分析如下：(1)在初步設(shè)計(jì)中增大鍋爐原煤倉的容量。這樣，在上煤系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，為設(shè)備搶修贏得一定的時(shí)間，但是原煤倉以及結(jié)構(gòu)的投資會(huì)大幅增加。而且出現(xiàn)更換整條膠帶等重大缺陷時(shí)，處理時(shí)間要30～36 h，因而鍋爐供煤保障性差。(2)使用優(yōu)質(zhì)零部件，提高整個(gè)運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備的可靠性，如采用進(jìn)口品牌的減速器、進(jìn)口品牌液力偶合器，大功率驅(qū)動(dòng)裝置采用赫格隆液壓馬達(dá)，采用青島橡六輸送帶有限公司膠帶，電氣元器件采用進(jìn)口知名品牌等。設(shè)備的可靠性會(huì)提高，減少故障的發(fā)生幾率，但仍不能杜絕事故的發(fā)生。(3)采用氣墊帶式輸送機(jī)，運(yùn)行中對膠帶的磨損相對較少。主要是帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒對膠帶的摩擦損耗，膠帶的使用壽命有所增加。但隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，膠帶同樣會(huì)磨損、老化，也面臨更換膠帶的問題。

8　綜合分析

上煤系統(tǒng)若想采用單系統(tǒng)方案，必須保證設(shè)備一旦出現(xiàn)故障能在2～3 h內(nèi)得以排除，否則將導(dǎo)致系統(tǒng)降負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)故障排除時(shí)間超過4～6 h，將導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

運(yùn)煤設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，屬于多粉塵、潮濕的環(huán)境，設(shè)備頻繁啟動(dòng)，而且有重載啟動(dòng)現(xiàn)象。相對于汽輪機(jī)、鍋爐的設(shè)備，運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備的故障率偏高。

上煤系統(tǒng)上述各類重大故障所統(tǒng)計(jì)的維修時(shí)間，是處理此類故障比較理想化的時(shí)間，實(shí)際上各類故障的處理時(shí)間要比理想時(shí)間多很多，在新建電廠，速機(jī)設(shè)備與人員都需磨合，這一情況尤為嚴(yán)重。如處理減速機(jī)漏油需更換油封、軸承時(shí)，需將減速機(jī)吊到檢修場地，減速機(jī)解體后才能處理，處理時(shí)間會(huì)超過5～8h，達(dá)到15～24h。

上煤系統(tǒng)具有代表性的重大缺陷是更換整條膠帶。上煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)的膠帶運(yùn)行3～5年后，由于工作面與燃煤的沖擊和磨損、非工作面與滾筒和托輥的磨損、膠接口的老化、膠帶的工作面與非工作面老化龜裂并變薄等，需要更換整條膠帶。更換整條膠帶至少要膠接3道口(膠接1道口的時(shí)間為11～13 h)，膠接的時(shí)間為22～26 h，加上舊膠帶拆除、新膠帶牽引到位需8～10 h。這樣，更換整條膠帶的時(shí)間將達(dá)30～36 h。

結(jié)合上煤系統(tǒng)重大缺陷調(diào)研統(tǒng)計(jì)，2013年平均發(fā)生膠帶接口硫化膠接10次(C廠11次，D廠9次)，這種情況是在上煤系統(tǒng)1用1備的情況下發(fā)生的。如果上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)，對每條帶式輸送機(jī)而言，其上煤量將比采用雙系統(tǒng)增加1倍，膠帶的磨損以及膠接口老化同樣會(huì)加劇，每年膠帶硫化膠接的次數(shù)會(huì)高于10次。另外，減速器斷軸、液力偶合器磨損、聯(lián)軸器損壞、傳動(dòng)滾筒鑄膠破損、碎煤機(jī)更換環(huán)錘等重大故障檢修，都需要較長時(shí)間。從前面的分析可知，運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備故障的常規(guī)處理時(shí)間及重大缺陷處理時(shí)間都超出了單路系統(tǒng)所允許的故障排除時(shí)間。

9　結(jié)論

單路上煤系統(tǒng)要求設(shè)備可靠性高，故障處理時(shí)間短，而對多家電廠的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上煤系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備故障環(huán)節(jié)多，故障率較高，常規(guī)故障處理和重大缺陷的處理時(shí)間均已超過單路系統(tǒng)允許的時(shí)間。另外，由于上煤系統(tǒng)屬于公用系統(tǒng)，對于2×1 000 MW機(jī)組而言，如采用單系統(tǒng)，即使1臺機(jī)組大修，上煤系統(tǒng)仍沒有大修時(shí)間。而且每隔3～5年，膠帶就需更換，更換整條膠帶的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原煤斗存煤維持鍋爐燃燒的時(shí)間，將威脅機(jī)組的安全運(yùn)行(減負(fù)荷或停機(jī))。

鑒于上述原因，上煤系統(tǒng)采用單系統(tǒng)存在較大風(fēng)險(xiǎn)，宜暫緩實(shí)行。

(本文責(zé)編：齊琳)

2016-03-24；

2016-06-02

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1674-1951(2016)07-0032-03

錢錫銘(1965—)，男，浙江嵊州人，高級工程師，從事運(yùn)煤設(shè)計(jì)方面的工作(E-mail:qian_xm@163.com )。