首陽(yáng)煤礦振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化研究

楊軍戰(zhàn)

（山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)首陽(yáng)煤業(yè)有限公司， 山西 高平 048402）

1 工程概況

振動(dòng)篩使用于首陽(yáng)煤業(yè)地面生產(chǎn)篩分系統(tǒng)，原煤篩分產(chǎn)量為11萬(wàn)t/月，功率90 kW，處理量300 t/h，振動(dòng)篩主大梁共安裝有3部激振器，為一字排列安裝，帶動(dòng)篩體振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)篩分物料，振動(dòng)篩主大梁尺寸700 mm×730 mm×3 600 mm，重量5 t。在使用過(guò)程中，主大梁中部經(jīng)常被振裂，噪音大，需要經(jīng)常加固電焊維修，每次維修用工：電焊工2人、檢修工4人、電工1人、輔助備料3人，檢修2個(gè)班時(shí)，總共計(jì)20工時(shí)。用于備料、運(yùn)料、電焊，安裝拆卸防塵罩、調(diào)運(yùn)輔料等工作。每次使用耗費(fèi)材料：高強(qiáng)度鋼板20 mm×500 mm×600 mm鋼板8塊，506高強(qiáng)焊條4包。振動(dòng)篩大梁預(yù)計(jì)每年更換1個(gè)。由于振動(dòng)篩大梁不定期損壞，影響正常生產(chǎn)，并且具有嚴(yán)重的安全隱患，給檢修工作增加了較大工作量和困難，為降低振動(dòng)篩維修頻率，對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改造處理。

2 故障原因分析

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)振動(dòng)篩大梁開(kāi)裂部位分布進(jìn)行觀察，由于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)篩工作時(shí)產(chǎn)生大量灰塵，必須進(jìn)行噴水降塵，振動(dòng)篩大梁上布滿煤泥灰塵，經(jīng)過(guò)清水沖洗，現(xiàn)場(chǎng)工作人員仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)篩大梁開(kāi)裂部位主要分布在中間激振器固定底部以及中間激振器固定底部的背部，即在振動(dòng)篩大梁中部的上下兩面。裂紋長(zhǎng)度為3～8 cm，數(shù)量為8條，其他部位未發(fā)現(xiàn)。

現(xiàn)場(chǎng)維修工人對(duì)振動(dòng)篩的使用進(jìn)行描述，了解和觀察振動(dòng)篩大梁開(kāi)裂情況：維修工人把振動(dòng)篩大梁開(kāi)裂部位，采用高強(qiáng)度鋼板20 mm×500 mm×600 mm鋼板8塊，506高強(qiáng)焊條4包，花費(fèi)16小時(shí)電焊加固后，在使用15天后，振動(dòng)篩重新出現(xiàn)異常聲音，振動(dòng)篩整機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)，側(cè)行振動(dòng)變大，篩分效果變差，整機(jī)聲音變大。振動(dòng)篩大梁開(kāi)裂部位又重新出現(xiàn)。另外檢修人員反映，中間激振器固定螺栓時(shí)有折斷現(xiàn)象。

2.1 異常聲音發(fā)生原因

當(dāng)大型振動(dòng)篩的大梁存在的裂紋慢慢加深時(shí)，振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的特征將有如下幾種變化規(guī)律：

1）當(dāng)大型振動(dòng)篩的粱上出現(xiàn)裂紋時(shí)，低頻部分對(duì)應(yīng)的頻率成分的相關(guān)幅值會(huì)大大降低。例如在雙梁模型的梁上制造一個(gè)深度為3 mm的裂紋時(shí)，404 Hz和450 Hz處的幅值大約可以下降到無(wú)裂紋時(shí)的20%左右。

2）隨著裂紋深度越來(lái)越深，一些頻率成分會(huì)產(chǎn)生頻率不變、幅值減小的現(xiàn)象,到最后甚至出現(xiàn)了消失的現(xiàn)象。

3）隨著裂紋數(shù)量越來(lái)越多，無(wú)裂紋時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率成分會(huì)發(fā)生頻率下移,幅值減少的現(xiàn)象，最后，會(huì)使得該頻率的成分消失。同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一些無(wú)裂紋沒(méi)有的頻率成分,這些增加的頻率成分,使得故障更加清晰明了，讓故障診斷更具參考價(jià)值[1]。

2.2 振動(dòng)篩運(yùn)行異常的表現(xiàn)及原因

1）扭振。扭振對(duì)振動(dòng)篩危害最為嚴(yán)重。激振器的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪出現(xiàn)打齒或傳動(dòng)齒輪與傳動(dòng)軸間鍵連接出現(xiàn)“滾鍵”等情況，偏心塊合力方向出現(xiàn)夾角，從而發(fā)生扭振。雙激振器因?yàn)橥ㄟ^(guò)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接不當(dāng)，如蛇形簧或法蘭盤(pán)連接位置不正確或其中某一激振器故障，都會(huì)產(chǎn)生上述扭振現(xiàn)象，而激振器故障又通常是因?yàn)檠b配及潤(rùn)滑不當(dāng)造成的。

2）彈簧失效。彈簧失效表現(xiàn)為不同位置的支撐彈簧剛度相差懸殊或發(fā)生斷裂。原因基本上為使用壽命達(dá)到極限且未能及時(shí)更換;工作環(huán)境積煤積塵或卡有異物;支撐座不水平或各分布點(diǎn)高度不一致;上下支撐位置不對(duì)中;不同廠家不同規(guī)格產(chǎn)品混用;阻尼簧的壓蓋受力不均勻等。

3）與固定物發(fā)生碰擊。振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)部分與下溜槽、來(lái)料斗、防塵罩等固定物間隙過(guò)小或卡阻異物，篩機(jī)使用過(guò)程中，過(guò)分追求防塵防跑粗防灑煤等效果，盲目增加一些附件或單純的縮小振動(dòng)部和固定設(shè)施間的距離使參振質(zhì)量在某點(diǎn)突變，都會(huì)造成不當(dāng)?shù)暮蠊?/p>

4）偏載。給料方向存在問(wèn)題導(dǎo)致給料不勻。

5）長(zhǎng)期篩分效果不佳，由于物料及篩板等原因造成的篩面堵塞等。

6）篩板固定不牢或有破損產(chǎn)生二次振動(dòng)，增加沖擊載荷。

7）轉(zhuǎn)動(dòng)部位與運(yùn)動(dòng)體對(duì)中偏差太大，其中以萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)表現(xiàn)最為嚴(yán)重。

由于振動(dòng)篩在使用過(guò)程中各種運(yùn)行異常往往同時(shí)發(fā)生，幾種異常現(xiàn)象疊加嚴(yán)重導(dǎo)致篩機(jī)結(jié)構(gòu)的破壞，如橫梁、縱梁、激振梁、側(cè)幫等部件出現(xiàn)疲勞裂紋乃至最終斷裂。在實(shí)際工作中，篩機(jī)結(jié)構(gòu)受到破壞的多為橫梁中間段、兩側(cè)板及激振梁翼板連接段等受力突出部位[2]。

組織人員分析振動(dòng)篩大梁開(kāi)裂原因：振動(dòng)篩大梁中部激振器沖擊而造成。

3 振動(dòng)篩技術(shù)改造方案與實(shí)施效果

3.1 技術(shù)改造方案

1）結(jié)合首陽(yáng)煤業(yè)實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)篩分量情況，在保證原振動(dòng)篩生產(chǎn)性能參數(shù)不變的前提下，通過(guò)對(duì)大梁進(jìn)行加固，并拆除大梁中部激振器，減少了對(duì)大梁的振動(dòng)沖擊性，確保振動(dòng)篩大梁使用。

2）兩側(cè)減振器采用萬(wàn)向聯(lián)軸器連接，簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，減少維修量。

3）對(duì)兩側(cè)激振器增加配重，并調(diào)整同步平衡，避免扭振、亂振現(xiàn)象，使整個(gè)振動(dòng)篩面振動(dòng)一致。

4）通過(guò)支腿相互連接、加固工作，增加了整機(jī)穩(wěn)定性和平衡性。

5）更換振動(dòng)篩全部支撐彈簧，保證支撐平衡。

3.2 實(shí)施效果

技術(shù)改造后如圖1所示，通過(guò)技術(shù)改造，首陽(yáng)煤業(yè)振動(dòng)篩開(kāi)焊故障消失，通過(guò)簡(jiǎn)化與優(yōu)化振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)，維修作業(yè)大幅減少，降低了維修人員勞動(dòng)強(qiáng)度，確保了施工人員安全系數(shù)，并預(yù)計(jì)每年節(jié)約維修資金10萬(wàn)元（包括人工費(fèi)用、材料費(fèi)用）。另外可額外增加6個(gè)生產(chǎn)日，增加原煤產(chǎn)量2萬(wàn)t左右。振動(dòng)篩在使用一年后，未發(fā)生大梁開(kāi)焊事故。

圖1 振動(dòng)篩改造后效果

4 結(jié)論

首陽(yáng)煤礦經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化振動(dòng)篩主體結(jié)構(gòu)，降低了振動(dòng)篩維修頻率和噪音，既維持了設(shè)備性能，又保證了煤礦正常生產(chǎn)日產(chǎn)量，并進(jìn)一步提升了維修作業(yè)安全系數(shù)。