淺談對(duì)棒磨機(jī)筒體漏漿問(wèn)題的分析與處理辦法

新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院 盧哲 李國(guó)峰 朱明霞

1 原設(shè)計(jì)狀況

自2010年6月開(kāi)車(chē)投料后，經(jīng)常出現(xiàn)棒磨機(jī)筒體螺栓快速磨損、斷裂，出現(xiàn)了從棒磨機(jī)筒體及筒體兩側(cè)端面的的密封處泄漏煤漿的現(xiàn)象的問(wèn)題，并且泄漏現(xiàn)象嚴(yán)重。雖然棒磨機(jī)筒體襯板、螺栓、密封墊在系統(tǒng)年度大修時(shí)都更換成新的備件，但仍會(huì)在較短的時(shí)間段內(nèi)就出現(xiàn)筒體螺栓折斷或筒體漏漿現(xiàn)象，隨著時(shí)間的推移此種現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 棒磨機(jī)筒體襯板緊固、密封件原結(jié)構(gòu)示意圖

棒磨機(jī)筒體螺栓頻繁發(fā)生斷裂，不但引發(fā)漏漿現(xiàn)象，還會(huì)煤漿嚴(yán)重浪費(fèi)。關(guān)鍵是泄漏時(shí)會(huì)導(dǎo)致漏出的煤漿飛濺到軸承、減速序號(hào)器、離合器、齒輪等部位，特別是在各齒輪副嚙合處會(huì)加劇齒面的磨損；軸承處滲進(jìn)了煤漿也會(huì)給軸承的潤(rùn)滑帶來(lái)隱患，加快了軸承磨損的速度，縮短設(shè)備的使用壽命，加大了企業(yè)維修養(yǎng)護(hù)成本，嚴(yán)重影響到了棒磨機(jī)及整個(gè)氣化車(chē)間氣化系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

另外煤漿的泄漏導(dǎo)致工作現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備特別臟污，導(dǎo)致工作人員每天都要對(duì)螺栓進(jìn)行緊固，并且安排人員打掃環(huán)境衛(wèi)生，耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力才能勉強(qiáng)符合安環(huán)標(biāo)準(zhǔn)。由于工作環(huán)境差，不但加大了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還對(duì)工人的身心健康產(chǎn)生了一定影響。

此外，棒磨機(jī)一旦停機(jī)維修，就需要置換一次小煤漿槽和煤漿泵及管線，對(duì)煤漿濃度的穩(wěn)定性頗有影響，往往會(huì)造成煤漿浪費(fèi)。

由此可見(jiàn)，對(duì)棒磨機(jī)筒體螺栓斷裂現(xiàn)象和漏漿問(wèn)題的解決和改進(jìn)迫在眉睫，而且十分有必要。

2 漏漿原因分析

2.1 螺栓斷裂現(xiàn)象的分析

原設(shè)計(jì)棒磨機(jī)筒體襯板緊固螺栓的密封方式如圖1所示，是依靠圓形壓蓋5壓緊橡膠密封彈墊4，利用螺母8緊固使密封彈墊4的底面緊貼筒體2的外壁進(jìn)行密封。筒體外圓具有弧度，故密封圈與筒體接觸時(shí)為圓弧對(duì)面的接觸，會(huì)減少密封面，增大泄漏的幾率。另外，在正常工作情況下，磨棒對(duì)襯板的沖擊，密封彈墊也不斷承受交變載荷，使其疲勞，而原設(shè)計(jì)中密封彈墊采用的是普通橡膠，彈性差，容易失去彈性而加速老化。

棒磨機(jī)筒體高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的離心力，襯板隨著筒體旋轉(zhuǎn)，與筒體之間產(chǎn)生相對(duì)位移，故筒體與耐磨襯板間沉頭連接螺栓不但要受交變的拉應(yīng)力，還要受交變的剪應(yīng)力及交變的彎曲應(yīng)力，從而發(fā)生疲勞斷裂現(xiàn)象[1]。

襯板內(nèi)孔為鑄造孔，是非加工面，與沉頭螺栓接觸時(shí)，一定是點(diǎn)接觸或線接觸，導(dǎo)致襯板與螺栓接觸面磨損速度加快，密封彈墊預(yù)緊力快速消失，螺栓松動(dòng)，致使密封不嚴(yán)，導(dǎo)致筒體漏漿直至螺栓折斷。

隨著磨損量的加大，筒體螺栓孔從圓形磨損為橢圓形，孔徑從36mm磨損至40mm左右，螺栓與筒體之間不能保證完全垂直，使螺栓受力不均勻，返是螺栓斷裂的一個(gè)原因。

此外，襯板與筒體之間加有5mm厚橡膠墊起降噪作用，橡膠墊使得襯板與筒體之間有彈性量，隨著該膠墊的使用老化，失去彈性，也容易使螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致螺栓承受交變載荷折斷，密封不嚴(yán)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

2.2 螺栓連接處的密封結(jié)構(gòu)的分析

螺栓孔徑增大，螺栓晃動(dòng)，壓蓋壓下后，不能保證密封。另外圖1中的壓蓋5與筒體2間的密封橡膠圈材質(zhì)發(fā)硬，極易硬化散裂，也會(huì)導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，不能很好的起到密封作用，致使螺栓折斷或漏漿。

3 解決辦法和技術(shù)改造

針對(duì)上述棒磨機(jī)筒體襯板緊固螺栓斷裂、密封膠墊處泄漏煤漿的問(wèn)題，我們對(duì)有關(guān)零件材料和棒磨機(jī)筒體襯板緊固螺栓的密封件結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行了改進(jìn)和更換，經(jīng)過(guò)后期的完善，有效解決了棒磨機(jī)筒體襯板緊固螺栓斷裂和煤漿泄漏的問(wèn)題。本改造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)（圖2和圖3）。

圖2 改造后的密封件結(jié)構(gòu)

圖3 周圈滿焊局部放大圖

3.1 材料的更換和處理

材料方面，將圖2中的沉頭緊固螺栓8的材料由原有Q235B材質(zhì)改為15CrMo，并進(jìn)行表面淬火處理，使其表面硬、芯部韌，耐磨性和強(qiáng)度大幅提高，具有了良好的綜合力學(xué)性能和使用性能，使用壽命大大提高；密封彈墊4的材料由原有普通橡膠改為丁腈橡膠，彈性和使用壽命都有較大提高，并按照?qǐng)D2中零件4的尺寸重新外協(xié)采購(gòu)。

3.2 結(jié)構(gòu)的改造

在原有的襯墊、耐磨襯板、筒體等組成的密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行如下結(jié)構(gòu)上的改造[2]。

將圖1中的壓蓋5和密封彈墊4的形式改造為圖2中的壓蓋5和密封彈墊4，由原來(lái)的兩個(gè)部件改為現(xiàn)在的三個(gè)部件，為了防止密封墊疲勞裂口，增加了圖2中的密封函3，使密封墊的密封面變?yōu)槊婷娼佑|。如圖3所示密封函與筒體之間通過(guò)周圈滿焊的方式，把之前的活動(dòng)密封點(diǎn)焊死后，此處就不再存在漏點(diǎn)。此外密封函還有三個(gè)作用：一是可以修復(fù)筒體上被磨大的螺栓孔，從而減少螺栓徑向擺動(dòng)量，否則把筒體上384個(gè)被磨大的橢圓孔修復(fù)成圓孔，需要上專(zhuān)門(mén)的機(jī)床，成本高，工程量也大；二是增加了筒體厚度，螺栓與筒體的接觸面積增大，使螺栓承受剪切力的面積也增大，同時(shí)也減少了螺栓的徑向擺動(dòng)量，使螺栓不易折斷；三是保證螺栓在孔內(nèi)與筒體垂直，不再晃動(dòng)，故螺栓只承受軸向載荷，否則一旦松動(dòng)不垂直還會(huì)承受耐磨襯板和筒體之間產(chǎn)生的軸向沖擊剪切力，造成螺栓疲勞斷裂。

在改進(jìn)后圖2的螺母8下還增加了普通彈性墊圈6。增設(shè)彈性墊圈也有三個(gè)作用：首先是保證螺栓的預(yù)緊力，使螺母不易松動(dòng)；其次是讓壓蓋與密封函之間始終保持預(yù)緊力，使得密封彈墊始終處于壓緊狀態(tài)，起到更好的密封效果；再次是增強(qiáng)了螺栓的抗沖擊性，棒磨機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，襯板瞬間承受鋼棒的沖擊載荷，增大螺栓活動(dòng)量，以此補(bǔ)償螺栓的彈性變形，不至于使螺栓在承受沖擊載荷時(shí)，由彈性變形變?yōu)樗苄宰冃危瑥亩孤菟ㄆ跀嗔选?/p>

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次實(shí)踐，我們總結(jié)出了選用50CrMnV的碟簧（型號(hào)：D71-36，厚5mm）代替彈性墊圈，效果更佳。條件允許情況下，把碟簧成對(duì)安裝，密封效果會(huì)更好。經(jīng)過(guò)一年多的使用，棒磨機(jī)筒體螺栓斷裂和漏漿現(xiàn)象得到徹底改善，現(xiàn)在只需兩三個(gè)月緊一次螺栓，一年更換一次密封圈就可以。

還有，將筒體內(nèi)襯板固定，并拆除襯板與筒體之間起降噪作用的橡膠墊，不再讓耐磨襯板和筒體產(chǎn)生相對(duì)位移。但此項(xiàng)工作工作量較大，須結(jié)合相關(guān)考察及外協(xié)援助在年度大修時(shí)組織施工。

此外，在筒體螺栓孔與螺栓之間澆注帶壓堵漏膠，也起到了很好的輔助密封效果，煤漿泄露現(xiàn)象大幅減少，車(chē)間生產(chǎn)環(huán)境有了很大改善，停機(jī)維修次數(shù)大幅減少，保證了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

4 投資效益

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

2臺(tái)棒磨機(jī)共計(jì)768個(gè)筒體螺栓密封點(diǎn)，僅用單次14萬(wàn)元的改造加工費(fèi)用就解決了問(wèn)題，改造以前對(duì)漏漿進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)會(huì)產(chǎn)生至少每年50萬(wàn)元的費(fèi)用，經(jīng)過(guò)測(cè)算具體節(jié)省了以下五項(xiàng)費(fèi)用：電耗費(fèi)用；每停一次棒磨機(jī)要置換一次小煤漿槽和煤漿泵及管線造成的物料浪費(fèi)費(fèi)用；環(huán)境衛(wèi)生清理支出費(fèi)用；筒體螺栓折斷消耗費(fèi)用和頻繁的檢修人工消耗費(fèi)用等。

2臺(tái)棒磨機(jī)的投入產(chǎn)出比約為3.57，大概四個(gè)月就能收益。

4.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

解決了螺栓斷裂和漏漿問(wèn)題，就可以使煤漿濃度穩(wěn)定，便于氣化爐運(yùn)行的平穩(wěn)，大幅減少了頻繁調(diào)整氧煤比的次數(shù)，整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)次數(shù)大幅減少，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性。

經(jīng)過(guò)對(duì)棒磨機(jī)筒體螺栓密封件結(jié)構(gòu)和材料的改造后，現(xiàn)場(chǎng)干凈整潔，車(chē)間工作環(huán)境得到很大改善，也大大降低了工人的檢修工作強(qiáng)度，為企業(yè)節(jié)約了成本，保證了設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到了本次設(shè)備技術(shù)改造的目的。

我們認(rèn)為，這次技改，對(duì)其他同類(lèi)型企業(yè)類(lèi)似設(shè)備的技改也會(huì)起到一定的示范作用，具有較高的推廣價(jià)值。