刮板輸送機(jī)機(jī)殼體貫穿軸處的密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)探究

張光偉

（上饒中材機(jī)械有限公司，江西 上饒 334000）

刮板輸送機(jī)是一種封閉式輸送機(jī)械，在密閉的機(jī)殼內(nèi)，借助牽引鏈條的運(yùn)動(dòng)來(lái)連續(xù)輸送物料的運(yùn)輸設(shè)備。該輸送機(jī)工作時(shí)，物料通過(guò)進(jìn)料溜管，連續(xù)流入機(jī)殼內(nèi)，由于物料自身的重量以及牽引鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生壓力的作用，使物料之間產(chǎn)生了內(nèi)摩擦力，這種摩擦力保證了料層之間的穩(wěn)定狀態(tài)，并足以克服物料在機(jī)殼中移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的外摩擦力，使物料形成連續(xù)整體的料流而被輸送。廣泛應(yīng)用于冶金、電力、礦山、建材等行業(yè)，在火力發(fā)電站中多用于原煤、爐渣等顆粒物料的運(yùn)輸。

刮板輸送機(jī)殼體貫穿軸處的密封結(jié)構(gòu)一般是在設(shè)備殼體開(kāi)孔處填充密封繩或氈圈，并用壓蓋壓緊以起到防塵密封作用，但是這種機(jī)殼密封方式會(huì)存在以下缺陷：在輸送物料粒度較小的情況下，設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間的帶料運(yùn)轉(zhuǎn)下物料粉塵就會(huì)透過(guò)密封繩和壓蓋跑出殼體，以及進(jìn)入軸承座內(nèi)，造成軸承卡死現(xiàn)象。

在火力發(fā)電站中用于輸送原煤的刮板輸送機(jī)位于鍋爐上方，用于接收上游原煤料倉(cāng)的來(lái)料并給下游鍋爐送料。刮板輸送機(jī)的出料口通過(guò)管道與鍋爐直接連接，鍋爐內(nèi)存在600～800℃的高溫爐氣，為防止鍋爐內(nèi)的高溫爐氣反竄至刮板輸送機(jī)內(nèi)而引燃原煤造成事故，生產(chǎn)工藝上需要從刮板輸送機(jī)尾部向刮板輸送機(jī)內(nèi)持續(xù)送氣，使得刮板輸送機(jī)內(nèi)始終保持≥0.35MPa的氣體正壓，從而避免高溫爐氣反竄。

在普通工況下，刮板輸送機(jī)內(nèi)部沒(méi)有氣體正壓力，設(shè)計(jì)的環(huán)形密封結(jié)構(gòu)能有效起到防塵密封作用并得到廣泛應(yīng)用。但在火力發(fā)電站用于輸送原煤的特殊工況下，因輸送機(jī)殼體內(nèi)始終存在較大氣壓，原設(shè)計(jì)的環(huán)形密封結(jié)構(gòu)不能完全阻隔氣體流通，間隙處始終存在漏氣現(xiàn)象。且原煤物料存在大量極其細(xì)小的粉狀顆粒，原設(shè)計(jì)的密封結(jié)構(gòu)并不能達(dá)到預(yù)期的完全密封效果，仍存在大量煤粉隨高壓氣體逸散而泄漏的情況。煤粉被高壓氣體從殼體貫穿軸處吹出，恰好對(duì)應(yīng)軸承座與軸的間隙位置，煤粉易被吹進(jìn)進(jìn)外置式軸承座的內(nèi)部，在軸承座內(nèi)部長(zhǎng)期積累造成潤(rùn)滑油損耗，軸承座內(nèi)腔堆積大量干燥煤粉，從而加劇軸承的磨損。因此，對(duì)原刮板輸送機(jī)的頭、尾部殼體貫穿軸處的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造升級(jí)并起到了有效的密封作用，本文對(duì)此改進(jìn)技術(shù)予以說(shuō)明。

1 頭部殼體貫穿軸處的密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)

刮板輸送機(jī)頭部殼體貫穿軸處的原密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。原設(shè)計(jì)在頭部殼體貫穿軸的開(kāi)孔處焊接密封環(huán)，設(shè)備安裝時(shí)，先將壓蓋套到軸上，再將頭軸及鏈輪整體吊裝至頭部殼體上，待軸承及軸承座安裝就位后，向密封環(huán)內(nèi)盤繞填充氈圈并用壓蓋壓住，再通過(guò)擰緊螺栓將壓蓋向內(nèi)擠壓從而壓實(shí)氈圈，讓氈圈與軸緊密貼合密封起到密封作用。因設(shè)備內(nèi)部氣壓比外部大很多，煤粉被高壓氣體從殼體貫穿軸處吹出，并被吹進(jìn)軸承座的內(nèi)部，在軸承座內(nèi)部長(zhǎng)期積累造成潤(rùn)滑油損耗，軸承座內(nèi)腔堆積大量干燥煤粉，從而加劇軸承的磨損。另有一部分煤粉堆積在頭部殼體外側(cè)。

圖1 頭部殼體貫穿軸處原密封結(jié)構(gòu)

改造后頭部殼體貫穿軸處的密封結(jié)構(gòu)如圖2所示，首先，通過(guò)加長(zhǎng)頭軸的長(zhǎng)度，使得軸承座與殼體之間留有足夠的空間來(lái)安裝密封結(jié)構(gòu)。安裝時(shí)將密封環(huán)2套入頭軸1上，密封環(huán)與頭軸過(guò)盈配合，與頭軸同步旋轉(zhuǎn)；用螺栓將端蓋5安裝在殼體3外，并用石墨盤根4纏繞在端蓋與殼體之間的空槽中，擰緊螺栓壓實(shí)盤根；用石墨盤根7纏繞在頭軸與端蓋之間的空槽中；將壓蓋8安裝在端蓋外側(cè)面，并通過(guò)擰緊螺栓將壓蓋向內(nèi)擠壓從而壓實(shí)石墨盤根；將氣管6安裝在端蓋上，并將氣管接入現(xiàn)場(chǎng)氣泵，持續(xù)施加比殼體內(nèi)更高的氣壓。

圖2 頭部殼體貫穿軸處改造后的密封結(jié)構(gòu)

此方案在頭部殼體貫穿軸處做了三重密封保障，第一重是在內(nèi)側(cè)增加迷宮式機(jī)械密封，設(shè)備開(kāi)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，密封環(huán)2與頭軸1同步轉(zhuǎn)動(dòng)，端蓋5與殼體3固定不動(dòng)，在密封環(huán)2與端蓋5之間形成了若干個(gè)依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，大顆粒煤粉在通過(guò)曲折迷宮的間隙時(shí)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而被阻隔，達(dá)到阻漏的目的；第二重是在端蓋5處增加密封風(fēng)，使得密封環(huán)2與端蓋5之間的環(huán)行密封齒處的氣壓高于殼體內(nèi)部的氣壓，阻隔細(xì)微煤粉顆粒進(jìn)入環(huán)行密封齒內(nèi)；第三重是在旋轉(zhuǎn)軸處增加多層石墨盤根密封，通過(guò)壓蓋8對(duì)石墨盤根7施加壓力，使得石墨盤根與頭軸緊密貼合，阻隔細(xì)微煤粉顆粒通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸周圍間隙向外泄漏。端蓋5與殼體3二者相對(duì)固定，貼合面處采用石墨盤根4密封，阻隔煤粉通過(guò)殼體間隙向外泄漏。石墨盤根具有自潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，可在高溫高壓環(huán)境中長(zhǎng)期使用，此處采用石墨盤根能提升密封效果，并延長(zhǎng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)周期。此方案從多角度入手，有效地解決了內(nèi)部高壓造成頭部殼體貫穿軸處的粉塵泄漏問(wèn)題。

2 尾部殼體貫穿軸處的密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)

刮板輸送機(jī)尾部殼體貫穿軸處的原密封結(jié)構(gòu)如圖3所示，原設(shè)計(jì)在尾部殼體貫穿軸處焊接密封環(huán)，設(shè)備安裝時(shí)先將活動(dòng)板安裝在尾部殼體外側(cè)，再將氈圈盤繞填充在密封環(huán)內(nèi)，再安裝軸承座，利用軸承座的凸臺(tái)對(duì)氈圈壓實(shí)，讓氈圈與軸緊密貼合起到密封作用。而火力發(fā)電站項(xiàng)目的輸煤系統(tǒng)刮板輸送機(jī)因設(shè)備內(nèi)部氣壓比外部大很多，煤粉充斥在設(shè)備內(nèi)各個(gè)部位，一旦有漏氣的部位，則煤粉就會(huì)順著氣流被吹出，即使尾部沒(méi)有積料的情況，尾部殼體內(nèi)也會(huì)存在大量細(xì)小煤粉。且長(zhǎng)期工作后氈圈易硬化使得氈圈與旋轉(zhuǎn)軸之間易產(chǎn)生間隙，存在漏氣情況，無(wú)法起到有效的密封作用，使得煤粉泄漏。在尾部軸承座與活動(dòng)板直接接觸的情況下，煤粉直接通過(guò)軸承座凸臺(tái)與軸之間的間隙進(jìn)入軸承座內(nèi)部，造成軸承磨損。另有一部分煤粉堆積在尾部體外側(cè)。

圖3 尾部殼體貫穿軸處原密封結(jié)構(gòu)

通過(guò)多番探討及細(xì)致研究，決定從殼體活動(dòng)板間隙這個(gè)根源上解決問(wèn)題，加長(zhǎng)尾軸并將軸承座外移增加殼體活動(dòng)板與軸承座之間的空間，在此區(qū)域內(nèi)增加多重密封結(jié)構(gòu)。改造后尾部殼體貫穿軸處的密封結(jié)構(gòu)如圖4所示，首先，通過(guò)加長(zhǎng)尾軸的長(zhǎng)度，使得軸承座與殼體之間留有足夠的空間來(lái)安裝密封結(jié)構(gòu)。安裝時(shí)先在密封環(huán)4內(nèi)側(cè)安裝骨架油封3，再用螺栓將密封環(huán)4緊固安裝在殼體2外，密封環(huán)上有注油孔，安裝后用注油槍對(duì)骨架油封進(jìn)行注油潤(rùn)滑；用石墨盤根5纏繞在尾軸1與密封環(huán)之間的空槽中；將壓蓋6安裝在密封環(huán)外側(cè)面，并通過(guò)擰緊螺栓來(lái)壓實(shí)石墨盤根；將尾部軸承座9內(nèi)部開(kāi)槽，安裝骨架油封8；將密封環(huán)7套入尾軸1上，密封環(huán)與尾軸過(guò)盈配合，與尾軸同步旋轉(zhuǎn)。

圖4 尾部殼體貫穿軸處改造后的密封結(jié)構(gòu)

此方案在殼體貫穿軸處做了三重密封保障，第一重是在旋轉(zhuǎn)軸與殼體活動(dòng)板處增加骨架油封3并注油潤(rùn)滑，油封與軸之間存在油封刃口控制的油膜，此油膜具有流體潤(rùn)滑特性，在液體表面張力的作用下，油膜的剛度恰好使油膜與空氣接觸端形成了一個(gè)新月面，防止了工作介質(zhì)的泄漏，從而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)軸的密封；第二重是在旋轉(zhuǎn)軸處增加多層石墨盤根密封，通過(guò)壓蓋6對(duì)石墨盤根5施加壓力，使得石墨盤根與尾軸緊密貼合，阻隔細(xì)微煤粉通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸周圍間隙而泄漏；第三重是在軸承座內(nèi)側(cè)增加迷宮式密封，設(shè)備開(kāi)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，密封環(huán)7與尾軸1同步轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承座9固定不動(dòng)，在密封環(huán)7與軸承座9之間形成了若干個(gè)依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，顆粒煤粉在通過(guò)曲折迷宮的間隙時(shí)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而被阻隔，達(dá)到防止粉塵進(jìn)入軸承座內(nèi)的目的。石墨盤根具有自潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，可在高溫高壓環(huán)境中長(zhǎng)期使用，此處采用石墨盤根能提升密封效果，并延長(zhǎng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)周期。此方案從多角度入手，有效地解決了內(nèi)部高壓造成頭部殼體貫穿軸處的粉塵泄漏問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)新型密封結(jié)構(gòu)技術(shù)具有新穎性、創(chuàng)新性，利用不同結(jié)構(gòu)原理的密封型式組合配套使用，在實(shí)際應(yīng)用中能起到良好的密封效果，提升設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的故障率，減少大量的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作。本項(xiàng)新型密封結(jié)構(gòu)技術(shù)在越南升龍火力發(fā)電站中的原煤輸送刮板輸送機(jī)上自2018年應(yīng)用至今，使用效果良好。

綜上所述，對(duì)于刮板輸送機(jī)殼體貫穿軸處的多重密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，能有效地從多方面對(duì)殼體貫穿軸處起到良好的密封作用，防止細(xì)微粉塵泄漏，同時(shí)對(duì)軸承起到防塵保護(hù)作用。