HSJ200型攪拌機(jī)短軸開(kāi)焊的分析及處理

吳超

摘 要：根據(jù)托克托電廠（下稱(chēng)托電）五期灰?guī)鞌嚢铏C(jī)投產(chǎn)以來(lái)攪拌機(jī)短軸開(kāi)焊頻繁缺陷發(fā)生的實(shí)際情況，在大量統(tǒng)計(jì)資料及試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)故障原因進(jìn)行了分析，并針對(duì)短軸設(shè)計(jì)的缺陷做了處理，對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行了優(yōu)化，消除了設(shè)備存在的隱患。

關(guān)鍵詞：攪拌機(jī)；故障；消除

中圖分類(lèi)號(hào)：U415.52+2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）28-0112-03

Abstract： According to the actual situation of frequent welding defects of short shaft opening welding of mixer in Tuoketuo Power Plant （hereinafter referred to as Tuodian） since the fifth ash reservoir mixer was put into operation， on the basis of a large number of statistical data and tests， the reasons for the failure are analyzed. The defects of the short-axis design are dealt with， the operation mode is optimized， and the hidden trouble of the equipment is eliminated.

Keywords： mixer； malfunction； elimination

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，城市進(jìn)程和工業(yè)化進(jìn)程的不斷增加，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視程度也越來(lái)越高。在國(guó)家的“十三五”規(guī)劃中明確指出：國(guó)家要緊緊抓住改善環(huán)境質(zhì)量這個(gè)核心，實(shí)施質(zhì)量和總量雙管控，加強(qiáng)和完善環(huán)境監(jiān)測(cè)體系建設(shè)，科學(xué)決策、系統(tǒng)治污，重點(diǎn)要攻克大氣、水體、土壤污染防治。而作為治理大氣污染主要大戶(hù)的火力發(fā)電廠肩負(fù)著不可推卸的重要責(zé)任。輸灰系統(tǒng)就是火力發(fā)電廠中控制面源性污染的重要環(huán)節(jié)，而灰?guī)鞌嚢铏C(jī)的主要職責(zé)就是控制汽車(chē)放灰時(shí)的揚(yáng)塵，防止發(fā)生面源性污染事件。如何保證攪拌機(jī)在有效輸灰的同時(shí)能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，是保證灰?guī)煸O(shè)備工作任務(wù)完成的關(guān)鍵。為此，在托電五期灰?guī)鞌嚢铏C(jī)頻繁故障后，相關(guān)人員針對(duì)攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)、質(zhì)量和運(yùn)行方式等方面進(jìn)行了調(diào)整，消除了設(shè)備的重大隱患，保證了設(shè)備的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

1 設(shè)備概況

托克托電廠五期機(jī)組設(shè)有三座直徑15米、有效容積3300立方米的灰?guī)?，其中兩座粗灰?guī)欤蛔?xì)灰?guī)?，可滿(mǎn)足兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行48小時(shí)排灰量的儲(chǔ)存要求。每座灰?guī)祉敳吭O(shè)有兩臺(tái)布袋除塵器，每臺(tái)布袋除塵器有10列20排布袋，每座灰?guī)煜掳惭b三臺(tái)濕式攪拌機(jī)，均為HSJ200型雙軸攪拌機(jī)。1個(gè)卸灰口直接卸濕灰，通過(guò)加濕攪拌機(jī)裝車(chē)外運(yùn)，供綜合利用；其它2個(gè)供管帶機(jī)輸送用。為保障灰?guī)靸?nèi)部飛灰不板結(jié)，設(shè)有灰?guī)鞖饣L(fēng)系統(tǒng)[1]。HSJ200型雙軸攪拌機(jī)采用雙軸式主機(jī)型式和剖分式軸承座，雙軸傳動(dòng)應(yīng)為同步齒輪傳動(dòng)方式。軸承采用雙列調(diào)心滾子軸承及推力軸承的組合形式，外殼及軸承牢固可靠，主軸材質(zhì)為#45鋼。該型號(hào)攪拌機(jī)是利用2根互相平行的葉輪軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，在工作時(shí)，物料通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入攪拌槽體，兩根攪拌軸在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下反向旋轉(zhuǎn)，攪拌軸上裝有攪拌刀片，攪拌刀片在攪拌軸上呈螺旋線狀分布，物料受攪拌刀片旋轉(zhuǎn)推動(dòng)而隨之同向位移，相互混合完成攪拌作用，驅(qū)使粉狀物料從干狀物料變成濕態(tài)便于運(yùn)輸[2]。

2 HSJ200型雙軸攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

雙軸攪拌機(jī)由機(jī)體和傳動(dòng)部分組成。傳動(dòng)部分包括電機(jī)、聯(lián)軸器（或鏈輪、鏈條）、減速機(jī)機(jī)體包括主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、機(jī)殼、齒輪、噴水裝置組成。傳動(dòng)過(guò)程：電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器，再通過(guò)十字聯(lián)軸器（或鏈條傳動(dòng)）帶動(dòng)從動(dòng)軸作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作物料的傳遞過(guò)程：當(dāng)物料由進(jìn)料口進(jìn)入槽體后，噴水裝置立即噴水，通過(guò)葉片的攪拌輸送，使物料由干態(tài)變成濕態(tài)，經(jīng)出口輸出。

3 攪拌機(jī)短軸開(kāi)焊故障現(xiàn)象

HSJ200型攪拌機(jī)在托克托電廠五期機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行期間，發(fā)生了3次攪拌機(jī)主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)端的短軸焊接點(diǎn)開(kāi)裂的惡性事件，故障現(xiàn)象為：落灰筒停止下灰、攪拌機(jī)電機(jī)運(yùn)行但電流下降至空載電流，鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)但主被動(dòng)軸不轉(zhuǎn)，攪拌機(jī)箱體內(nèi)部大量積灰，并伴有摩擦的異響。

4 故障原因分析

故障點(diǎn)在攪拌機(jī)主動(dòng)軸的短軸與法蘭連接的焊接點(diǎn)處，開(kāi)焊的均為拉裂的痕跡。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和數(shù)據(jù)對(duì)比，分析出了攪拌機(jī)主動(dòng)軸短軸連接點(diǎn)開(kāi)焊的主要原因有以下3個(gè)方面：

4.1 攪拌機(jī)長(zhǎng)時(shí)間超出力運(yùn)行

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，放灰操作間布置在在灰?guī)?米，便于觀察灰車(chē)裝車(chē)的情況，但放灰人員在放灰操作期間，這樣就不具備監(jiān)視攪拌機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的條件。而為了降低汽車(chē)放灰時(shí)的揚(yáng)塵，運(yùn)行人員直接將加濕水手動(dòng)門(mén)開(kāi)為100%，放灰時(shí)直接按鈕操作電動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)，供水量達(dá)到30t/h。而調(diào)查周期內(nèi)汽車(chē)內(nèi)的濕灰含水量檢測(cè)結(jié)果為18%左右，遠(yuǎn)大于要求的15%的含水量。詢(xún)問(wèn)灰?guī)旆呕胰藛T共4名，均表示不知道攪拌機(jī)運(yùn)行電流和相應(yīng)的限值?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查遠(yuǎn)傳監(jiān)視點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)均無(wú)明顯標(biāo)識(shí)，進(jìn)一步加劇了放灰人員對(duì)于攪拌機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)失控的問(wèn)題。汽車(chē)裝灰的時(shí)間大約為10分鐘一次，根據(jù)汽車(chē)裝載量35-40噸來(lái)計(jì)算，攪拌機(jī)的即時(shí)出力大約210-240t/h，遠(yuǎn)超出了攪拌機(jī)200t/h的額定出力。攪拌機(jī)長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的危害：（1）由于扭矩的增加，攪拌機(jī)葉片上所承受的彎曲應(yīng)力增加；同時(shí)葉片、主軸由于進(jìn)灰量的過(guò)大所承受的應(yīng)力與引起的變形也增加。（2）由于進(jìn)灰量的增加，軸向推力增加，使減速機(jī)、鏈條、主軸承受的徑向力增加，容易發(fā)生鏈條脫硝的狀況，嚴(yán)重時(shí)造成減速機(jī)移位、主軸變形的情況。（3）由于攪拌機(jī)設(shè)計(jì)的加濕水量是根據(jù)攪拌機(jī)滿(mǎn)出力狀態(tài)下設(shè)計(jì)的，一旦干灰輸送量過(guò)高就會(huì)導(dǎo)致加濕水無(wú)法滿(mǎn)足，攪拌機(jī)攪拌性能明顯下降，輸灰不均的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)發(fā)生放灰大量揚(yáng)塵的面源性污染事件。因此不允許攪拌機(jī)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。

4.2 攪拌機(jī)根據(jù)車(chē)輛進(jìn)行頻繁啟停

由于汽車(chē)放灰的方式最重要的操作元素就是拉灰車(chē)輛。當(dāng)拉灰車(chē)輛出庫(kù)后，因?yàn)闆](méi)有了接灰的箱體，一旦放灰操作沒(méi)有停止，就會(huì)導(dǎo)致大量的濕灰積存在地面上造成面源性污染?？蛇B續(xù)的灰車(chē)進(jìn)出庫(kù)時(shí)存在一個(gè)交接的時(shí)間差，2-5分鐘不等，于是在灰車(chē)進(jìn)出過(guò)程中就產(chǎn)生了攪拌機(jī)在短時(shí)間內(nèi)頻繁啟停的問(wèn)題。這種現(xiàn)象本身對(duì)于設(shè)備就是一種損壞，尤其是在攪拌機(jī)葉片不可避免存在積灰的情況，帶載啟動(dòng)攪拌機(jī)就會(huì)對(duì)主軸產(chǎn)生徑向的大扭矩加劇了設(shè)備的突然受力，造成設(shè)備損壞。

攪拌機(jī)頻繁啟停的危害：（1）攪拌機(jī)啟動(dòng)是一個(gè)狀態(tài)從靜止到設(shè)備空載的過(guò)程，各種參數(shù)也是從零到空載的過(guò)程，減速機(jī)、鏈條、攪拌機(jī)軸都承受一個(gè)突然的應(yīng)力，這段不穩(wěn)定的時(shí)期最容易發(fā)生設(shè)備的損壞時(shí)間，啟動(dòng)期間振動(dòng)一般要比正常運(yùn)行時(shí)大，頻繁啟停很容易使攪拌機(jī)損壞。（2）攪拌機(jī)電機(jī)啟動(dòng)瞬時(shí)電流很大，造成繞組溫度升高，頻繁啟動(dòng)，會(huì)降低繞組的絕緣性能，損壞電機(jī)；所以一般要求電機(jī)要有啟動(dòng)間隔時(shí)間。（3）另外頻繁啟停會(huì)損傷攪拌機(jī)各密封組件，導(dǎo)致軸頭、盤(pán)根等處漏灰。還會(huì)降低攪拌機(jī)的整體壽命，影響設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

4.3 攪拌機(jī)短軸設(shè)計(jì)不合理，采用焊接方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單處理，不符合標(biāo)準(zhǔn)工藝

根據(jù)調(diào)查，攪拌機(jī)短軸的材質(zhì)為#45優(yōu)質(zhì)合金鋼，而法蘭的材質(zhì)為普通碳素鋼，為兩種不同的金屬材質(zhì)，合金成分有偏差，耐磨耐熱不同，一旦焊接不良就會(huì)發(fā)生焊接部位磨損、斷裂的后果；采用焊接方式的短軸的中心很容易因?yàn)闊崦浝淇s發(fā)生中心偏移，進(jìn)一步影響整個(gè)攪拌機(jī)的軸系振動(dòng)；焊接處進(jìn)行過(guò)熱處理后，容易膨脹變形；焊接的軸體不能保證沒(méi)有缺陷，影響攪拌機(jī)的壽命。而且攪拌機(jī)的短軸和法蘭焊接寬度只有5mm，根本無(wú)法承受大出力攪拌機(jī)的軸向拉力，很容易在啟動(dòng)的大扭矩下發(fā)生撕裂。

5 故障處理

5.1 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件優(yōu)化放灰操作和運(yùn)行方式

針對(duì)五期灰?guī)炱?chē)放灰操作間布置在灰?guī)?米，放灰人員進(jìn)行放灰操作時(shí)，對(duì)二層攪拌機(jī)失去實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)法判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電部綜合車(chē)間和設(shè)備部各個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了協(xié)商整改。具體的措施為：將五期灰?guī)旄鲾嚢铏C(jī)的插板門(mén)開(kāi)關(guān)、給料機(jī)啟停、攪拌機(jī)啟停、加濕水門(mén)開(kāi)關(guān)按鈕移至灰?guī)於?，方便放灰人員對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，逃生較為容易。在五期灰?guī)於拥孛骈_(kāi)孔，并用有機(jī)玻璃或其他方式遮攔，方便放灰人員觀察放灰車(chē)輛裝灰情況，同時(shí)對(duì)放灰的干濕情況進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，在保證放灰不揚(yáng)塵的情況下最大限度地降低攪拌機(jī)加濕水量，控制攪拌機(jī)電流不超限。在主控室的DCS監(jiān)視畫(huà)面中增加了“五期輔控-干渣除灰系統(tǒng)-灰?guī)臁憋@示選項(xiàng)，畫(huà)面中包含了灰?guī)炝衔弧嚢铏C(jī)運(yùn)行狀態(tài)、攪拌機(jī)運(yùn)行電流、給料機(jī)電流等測(cè)點(diǎn)。并在就地控制箱上增加電流表，并按照紅黃藍(lán)顏色的分類(lèi)對(duì)攪拌機(jī)運(yùn)行電流、額定電流、過(guò)流的區(qū)域進(jìn)行了標(biāo)記。維護(hù)人員與放灰操作人員共同進(jìn)行汽車(chē)放灰是加濕水門(mén)開(kāi)度調(diào)整工作，共同確定號(hào)攪拌機(jī)加濕水手動(dòng)門(mén)的大致開(kāi)度和攪拌機(jī)電流的變化區(qū)間，達(dá)到了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和放灰連續(xù)環(huán)保的雙重目的。放灰的關(guān)鍵點(diǎn)就是“灰、水”的同步，而下灰量的調(diào)節(jié)主要由給料機(jī)和氣化風(fēng)來(lái)共同控制。于是在優(yōu)化放灰操作的同時(shí)，也進(jìn)行了氣化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式的優(yōu)化工作。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，將灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式由原來(lái)的“單對(duì)單，三用一備”改為了“一對(duì)多，一用三備”，在保證放灰量的前提下，也減少了氣化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，降低了設(shè)備的耗電量，降低了設(shè)備的壽命損耗。

如上圖所示，進(jìn)行了設(shè)備改造和運(yùn)行方式優(yōu)化后，攪拌機(jī)的電流下降明顯，大約15-20A，也表征著攪拌機(jī)各個(gè)部位受力的減少。

5.2 攪拌機(jī)啟停方式的優(yōu)化

針對(duì)攪拌機(jī)頻繁啟停導(dǎo)致攪拌機(jī)徑向頻繁受到大扭矩沖擊的問(wèn)題，優(yōu)化了攪拌機(jī)的啟停方式：在車(chē)輛充足的情況下，走空機(jī)后保持?jǐn)嚢铏C(jī)空載運(yùn)行，不進(jìn)行啟停操作，只停止灰水的輸送，停運(yùn)給料機(jī)，關(guān)閉加濕水門(mén)。這樣一來(lái)，攪拌機(jī)頻繁啟停的問(wèn)題就得到了解決。

5.3 重新進(jìn)行短軸的設(shè)計(jì)更換

與廠家協(xié)調(diào)后，結(jié)合攪拌機(jī)的檢修計(jì)劃，對(duì)攪拌機(jī)的短軸進(jìn)行了更換，由原來(lái)簡(jiǎn)單的焊接式逐步更換成了短軸外增加軸套、軸套與法蘭采用鍵連接的方式，排除了攪拌機(jī)運(yùn)行時(shí)的巨大隱患。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析和改造，我們找出了HSJ200型雙軸攪拌機(jī)短軸開(kāi)焊的故障原因，并針對(duì)短軸設(shè)計(jì)的缺陷做了處理，對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行了優(yōu)化，消除了設(shè)備存在的隱患，提高了設(shè)備的可靠性。

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