提高混合機運行穩(wěn)定性實踐

李京業(yè)，徐洪源

（山鋼股份萊蕪分公司型鋼煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

前言

萊鋼銀山型鋼煉鐵廠1#265 m2燒結(jié)機、2#265 m2燒結(jié)機分別于2004年、2005年建成投產(chǎn)，主要工藝線有配料系統(tǒng)、一次混合系統(tǒng)、二次混合系統(tǒng)、燒結(jié)、環(huán)冷及整粒系統(tǒng)等組成。在燒結(jié)生產(chǎn)中，混合機系統(tǒng)設(shè)備的運行穩(wěn)定性對燒結(jié)生產(chǎn)的影響較大，由于設(shè)備老化以及工藝要求不斷提高等原因，設(shè)備運行過程中常出現(xiàn)潤滑系統(tǒng)故障、托輪異常溫升、托輪、齒圈底座螺栓頻繁松動斷裂、輥帶點蝕掉皮、傳動大小齒圈磨損、混合機系統(tǒng)振動嚴重、水系統(tǒng)隱患較大等問題。由于混合機輥道、大齒圈等更換施工用時較長，通常需60天以上，且更換費用較高，需在系統(tǒng)大修機會才能進行處理。故在大修前，混合機系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定運行成為急需解決的問題，以滿足高爐正常生產(chǎn)需求。

1 制約混合機系統(tǒng)運行穩(wěn)定性因素分析

1.1 混合機系統(tǒng)運行振動嚴重，頻繁出現(xiàn)底座螺栓斷裂、襯板脫落、托輪軸承溫高故障等問題，嚴重制約正常生產(chǎn)

由于混合機系統(tǒng)運行負荷較大，長時間運行后，系統(tǒng)回轉(zhuǎn)體形變、輥帶磨損、傳動大小齒圈磨損等原因，導(dǎo)致混合機在運行過程中筒體、托輪振動嚴重、托輪軸承頻繁出現(xiàn)溫高、筒體襯板頻繁脫落等問題，同時由于筒體振動后筒體輥帶與托輪輥皮運行存在碰撞，加劇了混合機輥帶及托輪輥皮磨損、掉皮、系統(tǒng)基礎(chǔ)震裂松動以及大小齒圈打齒等問題：

托輪輥道點蝕嚴重，輥道磨損不均勻，輥道表面大面積點蝕脫落現(xiàn)象，部分脫落面積達1 cm2、深度5 mm以上，如圖1所示。

圖1 托輪輥道磨損情況

混合機輥道長期運行已磨損成為腰鼓形狀，即輥道中間高兩側(cè)低：進料端輥道高度差2.5 mm，出料端高度差1.5 mm，對輥道中間位置進行打磨處理，但依然無法有效解決振動問題，見圖2。

圖2 輥道中部打磨

圖2 中輥道中間白色部分為打磨處理部分。

由于輥道點蝕脫落及磨損變形原因，停機機會對托輪進行調(diào)整時，托輪輥皮表面與輥道接觸面積低于50%，系統(tǒng)振動嚴重，如將托輪輥皮表面與輥道接觸面調(diào)整為線接觸方式，即托輪中心線與筒體中心線不處于水平位置，短期振動有所緩解，但運行一段時間后，托輪輥皮與輥道擠壓磨損后，托輪輥皮逐漸磨損變?yōu)殄F形，同時輥道腰鼓形狀加劇，除系統(tǒng)運行振動逐漸加劇外，由于托輪兩側(cè)軸承受力不均、軸承座與托輪輥皮不同心導(dǎo)致托輪軸承發(fā)熱問題。

對系統(tǒng)進行調(diào)整也無法有效解決振動，一旦引發(fā)設(shè)備故障時短時間難以恢復(fù)正常生產(chǎn)，嚴重制約正常燒結(jié)生產(chǎn)。

1.2 混合機主減速機潤滑系統(tǒng)故障較多，設(shè)備維護量大

一混主減速機采用稀油站對減速機軸承、齒輪進行潤滑，當潤滑系統(tǒng)故障后，可能導(dǎo)致設(shè)備潤滑缺失升溫，如不能及時修復(fù)將導(dǎo)致系統(tǒng)停機，且由于潤滑系統(tǒng)存在泄漏，現(xiàn)場環(huán)境較差。

1.3 二混蒸汽吊掛梁隱患較大

混合機采用內(nèi)部吊掛梁吊掛蒸汽管道及噴頭進行加蒸汽提溫，由于混合機筒體較長，吊掛梁長度22 m，跨度大，混合機內(nèi)部為高溫高濕環(huán)境，且吊掛梁銹蝕、晃動等原因極易造成吊掛斷裂脫落現(xiàn)象，斷裂脫落后對系統(tǒng)設(shè)備損壞嚴重、恢復(fù)處理時間長。

1.4 混合機水系統(tǒng)穩(wěn)定性差

由于環(huán)保需求，焦化蒸氨廢水在混合機與工業(yè)新水進行配加使用，系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)垢糊堵嚴重、設(shè)備故障頻繁，系統(tǒng)異常時崗位難以發(fā)現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)后處理時間滯后導(dǎo)致水分波動。

2 整改措施

2.1 混合機減震技術(shù)應(yīng)用

2.1.1 混合機倒轉(zhuǎn)

雙期二混傳動小齒圈及大齒圈齒面磨損嚴重，其中小齒輪較為嚴重，傳動小齒圈運行振動較大，小齒圈底座螺栓斷裂頻繁，故臨時將混合機進行倒轉(zhuǎn)運行使用。由于反向齒面一直未使用，無磨損現(xiàn)象，倒轉(zhuǎn)后大小齒輪嚙合較好，有效消除因齒輪齒面磨損造成的系統(tǒng)振動。

2.1.2 托輪加裝緩沖減震裝置

為有效解決系統(tǒng)振動嚴重問題，根據(jù)混合機振動情況，在混合機振動較為嚴重的一端（進料端或出料端）2件托輪處安裝混合機減震裝置（一期二混加裝在出料端，二期二混加裝在進料端）。主要包括緩沖墊、固定支架、活動支架、限位鎖緊裝置、托輪限位裝置等，其中：

托輪緩沖墊安裝在托輪軸承座底部；固定支架安裝在同一組一托輪軸承座外側(cè)，活動支架安裝在同一組另一托輪軸承座外側(cè)，為防止固定端與活動端相對移位，在固定端與活動端間安裝限位鎖緊裝置。

鎖緊裝置由鋼絲繩及手拉葫蘆構(gòu)成，其中鋼絲繩分別固定在固定支架及活動支架上；為防止固定支架與托輪軸承座接觸處出現(xiàn)剛性碰撞，在固定支架與托輪軸承座接觸部位加裝緩沖墊，其中緩沖墊使用螺栓固定在固定支架上；為提高緩沖墊彈性及耐磨性，緩沖墊采用EP200聚酯輸送帶加工制作；為增加系統(tǒng)抗拉強度，兩端使用鋼絲繩制作并分別套在固定支架及活動支架兩端，再使用手拉葫蘆對鋼絲繩進行張緊鏈接；為避免鋼絲繩與支架摩擦導(dǎo)致鋼絲繩斷裂，在鋼絲繩與支架間加裝緩沖墊；為避免限位鎖緊裝置中鋼絲繩、手拉葫蘆斷裂及脫落等原因?qū)е孪尬绘i緊裝置失效，托輪單側(cè)限位鎖緊裝置設(shè)置2套，一用一備，有效避免異常斷裂脫落后托輪移位問題；由于托輪軸承座底部加轉(zhuǎn)緩沖墊，為避免緩沖墊小范圍彈性形變導(dǎo)致托輪移動、軸承座固定螺栓沖擊力較大導(dǎo)致螺栓斷裂問題，軸承座底座固定螺栓加裝彈簧墊進行減震。在上述減震裝置中，由于托輪軸承座底部加轉(zhuǎn)緩沖墊，為避免緩沖墊小范圍形變導(dǎo)致托輪縱向移位導(dǎo)致軸承座與軸偏移引發(fā)的摩擦發(fā)熱升溫問題，在托輪軸承座兩側(cè)加裝限位頂絲，避免軸承座偏移現(xiàn)象。

系統(tǒng)布局和系統(tǒng)布局俯視圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)布局圖和系統(tǒng)布局俯視圖

緩沖減震裝置工作原理為：4件托輪分2組分別分布在混合機回轉(zhuǎn)體下方兩側(cè)，由于回轉(zhuǎn)體依靠托輪支撐，回轉(zhuǎn)體及托輪具有一定重量，托輪下方緩沖墊受到壓力產(chǎn)生一定形變，設(shè)旋轉(zhuǎn)體輥道對托輪的壓力為F，將F分解為對支架緩沖墊的水平壓力f1和對托輪軸承座底部緩沖墊的壓力f2。受力示意圖如圖4所示。

圖4 受力示意圖

混合機開機旋轉(zhuǎn)運行時，由于回轉(zhuǎn)體形變、輥道磨損形變等原因?qū)е禄剞D(zhuǎn)體運行不平穩(wěn)時，當回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生跳動時，由于輥道偏離托輪表面，托輪受力變小，水平方向分力f1和垂直方向分力f2相應(yīng)變小，則支架及托輪下方緩沖墊受力減小、緩沖墊形變伸長，托輪相應(yīng)受緩沖墊推力趨于向內(nèi)側(cè)上方位移，托輪表面與回轉(zhuǎn)體輥道表面實際有效跳動偏移距離減??；當回轉(zhuǎn)體跳動后回落與托輪表面接觸后，輥道對托輪表面產(chǎn)生壓力，托輪受力變大，水平方向分力f1和垂直方向分力f2相應(yīng)變大，則支架及托輪下方緩沖墊受力增大、緩沖墊形變縮短，托輪相應(yīng)受輥道推力趨于向外側(cè)下方位移。由于托輪外側(cè)設(shè)有限位鎖緊裝置，即托輪外移到達限位極限位置后，不會再向外移動。托輪所受壓力的大小變化導(dǎo)致緩沖墊形變后的縮短及伸長，能有效消除托輪表面與回轉(zhuǎn)體輥道的剛性碰撞，同時由于托輪底部及支架內(nèi)側(cè)的緩沖墊有效吸收沖擊力，避免剛性沖擊力直接傳遞至系統(tǒng)底座基礎(chǔ)及支架上導(dǎo)致震裂松動現(xiàn)象。

當緩沖墊使用一段時間、老化磨損嚴重后，利用檢修機會進行更換即可，如出現(xiàn)鎖緊裝置手拉葫蘆斷裂現(xiàn)象時，及時進行更換處理，確保一用一備。

經(jīng)過上述整改，混合機運行較為平穩(wěn)，傳動小齒輪振動位移值在2.4 mm以內(nèi)，拖輪2.2 mm，拖輪與輥道運行無明顯振動撞擊現(xiàn)象，現(xiàn)場使用效果較好。

2.2 一混主減速機強制潤滑改造

車間雙期一混主電機功率400 kW·h，配用減速機型號為XWD18.5-9-1129，軸承潤滑為稀油泵循環(huán)潤滑方式，運行存在問題如下：

（1）稀油泵由于聯(lián)軸器磨損斷裂、油泵及加油管路故障等原因造成油泵停機時，減速機軸承潤滑中斷，發(fā)現(xiàn)、處理不及時時極易造成減速機軸承損壞。

（2）減速機軸承潤滑方式為：一臺稀油泵通過油分配器對6處軸承及高速軸齒輪進行給油潤滑，共7個給油點，每個潤滑點設(shè)有單獨油量調(diào)節(jié)閥門，由于受油溫及其他原因影響，每個點給油量可能發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)個別軸承給油多、個別軸承給油少、缺油現(xiàn)象。

（3）給油系統(tǒng)由于油管網(wǎng)、活結(jié)、閥門較多，泄漏點難以徹底處理，現(xiàn)場油污現(xiàn)象嚴重。

鑒于以上原因，進行了強制潤滑改造如下：

（1）在減速機內(nèi)側(cè)兩端軸承中下部外焊接儲油池。由于減速機軸承下端高度不同，結(jié)合現(xiàn)場實際，其中每側(cè)第一、第二級、第三級（低速軸）軸承各使用1個儲油池。

（2）油池頂部位于軸承下端滾柱1/3位置高度，略低于轉(zhuǎn)軸底部，底部位于軸承下方，油池寬30。減速機運行后，油液通過減速機齒輪帶至齒輪軸上及減速機上蓋內(nèi)壁后流入軸端軸承下方儲油池內(nèi)，直至油池裝滿外溢，此時軸承下部位于油池內(nèi)，確保軸承潤滑充足。示意圖見圖5。

圖5 強制潤滑整改示意圖

（3）為確保儲油池內(nèi)油液充足，在減速機外殼上蓋內(nèi)側(cè)軸承上方焊接倒“八”字導(dǎo)流板，將上蓋內(nèi)壁油液導(dǎo)流分別進入儲油池內(nèi)部。

（4）為避免油池內(nèi)雜物沉積，在油池最低點開泄油口，孔徑5×5，減速機軸承運行時進油量遠大于泄油量，確保油池內(nèi)部分油液外溢狀。

通過上述整改，消除了設(shè)備運行故障點，同時改善了現(xiàn)場環(huán)境。

一期改造前后見圖6。

二期改造前后見圖7。

圖6 一期改造前后對比圖

圖7 二期改造前后對比圖

2.3 二混加蒸汽設(shè)施優(yōu)化

二次混合機采用內(nèi)部吊掛梁吊掛蒸汽管道及噴頭方式進行加蒸汽提溫，由于混合機筒體較長（二混筒體長為18 m），吊掛梁長度22 m，跨度長、重量大，混合機內(nèi)部為高溫高濕環(huán)境，由于吊掛梁銹蝕、晃動等原因極易造成吊掛斷裂脫落現(xiàn)象，故在2015年、2017年檢修機會先后將一期及二期二混蒸汽吊掛梁進行拆除處理，由混合機進料端加設(shè)簡易加汽噴管直接對混合機內(nèi)物料進行加汽提溫，噴口進入混合機內(nèi)1.5 m，在不需加汽時將噴汽管道抽出即可。

2.4 混合機加水系統(tǒng)優(yōu)化

對混合機加水系統(tǒng)可靠性改造，主要有：（1）焦化廢水單獨配加使用。由于焦化廢水含硫酸根離子較高，現(xiàn)場混合配加的工業(yè)新水總硬度500 mg/L左右，發(fā)電冷卻循環(huán)水總硬度1000 mg/L左右，因含鈣、鎂離子較高，兩路水混合后產(chǎn)生硫酸鈣、硫酸鎂等沉淀物，故將焦化廢水進行單獨鋪設(shè)管網(wǎng)配加使用，有效避免焦化廢水與工業(yè)新水混用造成的系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)垢堵塞問題。（2）4個水池水泵異常自動切換：每個水池設(shè)有2臺水泵，水泵一用一備，主泵異常停機、損壞或水壓過低導(dǎo)致加水量異常時，備用泵自動開啟投入使用。（3）將熱水、廢水運行情況進行引入監(jiān)控畫面集中顯示，適時掌握設(shè)備運行情況及水池水位、供水量、加水量、噴水壓力等參數(shù)，并可在電腦畫面上對加水量進行適時調(diào)整。（4）一混加水主管增設(shè)電磁閥，并與混合機后續(xù)皮帶進行開停機連鎖處理，如系統(tǒng)異常停機時，皮帶機停機、電磁閥連鎖關(guān)閉，可避免崗位操作不及時造成跑水現(xiàn)象。

3 實施效果

（1）混合機減震技術(shù)的應(yīng)用，包括混合機倒轉(zhuǎn)及托輪加裝緩沖減震裝置，有效解決系統(tǒng)振動嚴重問題，避免系統(tǒng)因振動導(dǎo)致的頻繁故障，有效消除設(shè)備運行隱患。

（2）一混主減速機強制潤滑改造的實施，有效消除設(shè)備故障點，降低設(shè)備運行維護費用， 同時解決了現(xiàn)場臟亂差的問題。

（3）混合機加水、加汽設(shè)施優(yōu)化技術(shù)的實施，徹底消除筒體內(nèi)部吊掛梁斷裂脫落隱患，提高了設(shè)備可靠性，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

通過在型鋼煉鐵廠1#、2#265 m2燒結(jié)機系統(tǒng)應(yīng)用后，有效解決了系統(tǒng)振動嚴重問題、消除了設(shè)備隱患，同時對穩(wěn)定生產(chǎn)、提高系統(tǒng)作業(yè)率、降低系統(tǒng)故障率、解決部分關(guān)鍵設(shè)備運行故障率高的問題，對穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)、降低系統(tǒng)故障率、降低噸礦成本提供了有利條件，使用效果良好。