電站鋼球磨煤機故障分析及治理

代志剛鄭州新力電力有限公司，河南鄭州 450000

1 設備概況

鄭州新力電力有限公司3臺鍋爐均為武漢鍋爐廠生產的WGZ670/13.7-2型煤粉爐，額定蒸發量為670t/h。該型鍋爐制粉系統采用DTM320/470簡式鋼球磨煤機（下稱球磨機），每臺爐配有4臺球磨機，為單機驅動。它由前后進出料管、轉動部、主軸承、傳動部、減速機、大小齒輪、電動機等部分組成。其中轉動部是一個直徑為3.2m，長4.7m鋼板卷成的大圓筒，筒內壁裝有波浪形硬質合金鋼瓦襯板，鋼板筒身和襯板間為一層絕緣石棉墊，以防筒內散熱并緩沖鋼球對筒體的沖擊。筒內總容積20～30%裝有作為研磨介質的耐磨鋼球。圓筒轉速為18.51轉/min。筒體兩端為兩個端蓋，端蓋外側和空心軸連成一體，軸頸置于主軸承上，兩個空心軸頸端部各穿入一個被稱為進料斗的彎管，其中一個是原煤及干燥介質的進口，另一個為氣粉混合物出口。轉筒一端外面裝有一個大牙輪，通過小牙輪、減速機、電動機帶動筒體轉動。當轉筒被電動機帶動時，筒內鋼球被帶起，升到一定高度后落下，借鋼球下落撞擊和滾動的研擠作用將筒內煤磨制成粉。在負壓抽吸下，磨好的煤粉被送入煤粉倉中。

2 故障情況

球磨機自投產以來，由于其故障頻發，一直制約著鍋爐的安全經濟運行，總結歸納出現過的各類故障，主要有以下幾種情形：

1）滑動軸承（俗稱大瓦）燒損，在2004年前，12臺球磨機平均每年達現兩次之多。

2）球磨機筒體和進出口端面鋼襯瓦固定螺栓斷裂脫落，造成筒體漏粉現象，嚴重影響設備的正常運行，幾乎每天都有螺栓斷脫情況的發生。

3）傳動機構的振動問題是球磨機故障的主要形式。一旦振動異常就會損壞設備，如傳動機構中的聯軸器棒銷破碎，聯軸器外套斷裂，小齒輪軸承座底腳螺栓拉斷等嚴重后果。

3 故障分析

3.1 大瓦燒損問題的原因分析

由于球磨機轉速較低、自重較大，一般選用承載力大制造方便的雙油楔橢圓滑動軸承，這種動壓滑動軸承就是通過潤滑油和空心軸一起運動產生液體動壓再轉化為液體靜壓進而形成油膜來工作的，此油膜一旦遭到破壞，大瓦就會出現燒損現象。

1）大瓦淋油中斷或淋油管的堵塞，致使空心軸頸表面因無潤滑油無法形成油膜而與烏金瓦表面干磨，會造成大瓦發熱燒損；

2）大瓦油封及其壓板密封不嚴出現滲漏油，會造成承載油膜遭到破壞而使大瓦燒損。

3.2 襯瓦螺栓斷脫問題的原因分析

1）襯瓦材料硬度不足HRc42，抗磨性能低，材料膨脹系數大，在運行中長期受到鋼球的碰撞，會延伸、隆起，到了后期就發生變形，進而拉斷固緊螺栓。

2）襯板安裝尺寸與設備尺寸不符，造成擰緊器安裝不到位。襯板安裝后未進行復緊，與筒壁留有的間隙，極易使襯瓦隆起和螺栓松脫。

3）螺栓熱處理不佳強度低，螺紋加工工藝質量有缺陷，車削量偏大。而且，作業中人員習慣于用自制的加長套管扳手或采用人力大錘、死板手的作業方式對螺栓進行緊定，未使用專用扭矩把手，力矩不知也不恒定。未能擰緊的螺母極易松脫。

4）工藝中突出的問題是襯瓦板面下鋪設的隔熱密封材料使用不正確，以往一般所選用的石棉板板材，在實際運轉中因碰撞很容易粉碎，造成螺栓緊力消失。也會使螺栓松脫。

5）機械構件老化且易磨損，現場環境噪音大、粉塵多、溫度高、環境條件差，嚴重影響到了檢修人員工作的效果。

3.3 振動問題的原因分析

1）設備系統方面的原因，包括設備部件和設備系統的結構兩方面。

（1）設備部件主要指轉子不平衡。鋼球磨主要是靠齒輪傳遞機械能的。齒輪制造精度，齒面材質的均勻處理，對齒面良好的嚙合性能起著關鍵作用。低速轉動的大牙輪因其直徑大，重量重，無法有做動靜平衡的條件，其轉子平衡狀況主要是依靠制造誤差來控制。減速機人字齒一般也沒有進行動平衡的條件，均是通過靜平衡來控制轉子的平衡性。齒輪嚙合性差，轉子動不平衡是產生傳動機構振動主要因素之一。

（2）設備系統的結構方面。具體結構上鋼球磨是靠不同面的三條直線逐級減速來傳遞動力的，即電動機到減速機，減速機到傳動小齒輪，傳動小齒輪到大齒輪，大齒輪到筒體。而筒體轉動中心同軸承座的中心位置是由主軸承襯球面在軸座中心銷子定位下自由調節的。只要三條直線中二條直線不平衡，在減速傳遞中必然存在著分力，產生振動，不平行夾角越大，激振分力就越大，振動也就愈強。轉動體的水平度，轉子的中心度，嚙合面的接觸度，齒間的間隙差等均是造成轉動體異常振動的直接因素。

2）安裝方面的原因。經檢修測量，設計安裝時的大牙輪經向跳動度1.9mm，軸向跳動度4.8mm，均大于允許的最大幌度要求，這就使得大牙輪成為產生振動的主要來源之一。

3）檢修維護方面的原因。由于螺栓的松脫，尤其是靠近大齒輪的前端部分和進口端面螺栓斷裂，大量的泄漏煤粉往往隨著轉動甩向大小齒輪的間隙，進而使大小齒輪運轉中相互擠壓，就會產生強烈的振動現象。

在實際的維護工作中，消除設備振動不及時，齒間煤粉沒有徹底清除，通常是用機油沖淋幾次，再澆注熱瀝青油以潤滑齒輪間嚙合面。這樣做使得齒間煤粉越積越多，加上漏粉現象的經常性，也導致了大小齒輪齒頂產生巨大的擠壓作用力，使筒體轉動中心線慢慢地偏向一側運行，這樣小齒輪軸承座螺栓容易被振斷，聯軸器銷子會經常斷裂。

4 改進措施和綜合治理

4.1 針對大瓦燒損故障的治理

1）加裝斷油保護裝置。通過DCS自動控制大瓦淋油量減小或淋油中斷時的報警和停止球磨機運行，并實現聯鎖保護功能，有效地斷絕了因無淋油而出現的燒瓦事故的發生。

2）大瓦油封及其壓板均采用先進的特種石墨復合材料配制，這種材料自潤滑效果優良，與軸頸磨損時不傷及軸頸表面，油封間隙的調整均是進行現場配制和就地安裝，密封效果特佳，能有效地確保油楔內油膜的生成，避免因漏油而破壞油膜的良好作用。

4.2 針對襯瓦螺栓斷脫故障的治理

1）改換襯板材料，提高耐磨性。選用雙金屬中鉻合金材料襯板置換原GZMn13襯板，這樣可使襯板使用壽命增長70%，同時降低固定器、擰緊器厚度，縮小襯板尺寸，改進楔塊形式；

2）改換螺栓材料和形式。用25GrMo合金材料代替#45鋼，并將原方形錐尾改為橢圓形錐尾，使受力面擴大；

3）選用高強度蝶簧、填料平墊圈的新材料，安裝后采用進行2、3次復緊的新工藝。用毛氈墊代替石棉板墊，螺栓孔用小于螺栓直徑2mm的沖頭進行沖制，利用毛氈自身特點形成第一道漏粉源密封。同時，在外部端面配加填料平墊圈和高強蝶簧片，阻止螺栓松懈。

4.3 針對振動故障的治理

1）處理小齒輪基礎臺板。將小齒輪基礎臺板二次灌漿全部鑿掉，基礎臺板位置重新找正安裝。小齒輪、減速機基礎螺栓重新焊接，固定螺栓全部重新埋設定位。調整一、二級傳動件的中心位置，消除疲勞應力的影響。

2）筒體襯瓦材質和螺栓材質和檢修工藝的改進，徹底消除了筒體漏粉和螺栓斷裂松動的現象，減小振動產生的外來因素。

3）更換大齒輪，重新澆注主軸鎢金瓦，調整找正筒體水平度，同其它傳動件的平行度，大齒輪徑向軸向跳動度，盡可能使其誤差達到最小值。全部重新調整并且設定各齒輪嚙合面間隙和偏差，找正所有連接件的中心度，盡可能使三條直線平行，并使各滑動體，連接件中心在一條直線上。將安裝產生的振動程度降到最低點。

4）增加科技投入，改善和提高工作環境、檢修質量。加裝大齒輪自動噴油裝置，使大齒輪潤滑狀況得到明顯改善；加裝筒體的隔音裝置使噪音振動頻頻率明顯降低；加裝盤車裝置，提高檢修效率和質量，消除引起振動的間接因素。

5 治理效果

經過綜合治理，在檢修工作中對各項改進措施進行了認真的落實，取得了非常好的效果，到目前大瓦再未出現燒損故障。據統計，12臺磨由2004年度缺陷2 688個條下降到2008年度的235條，其中螺栓斷漏現象大大減少，螺栓斷脫的缺陷發生率已由過去占總缺陷條數的23.7%，降至0.44%，并連續保持并呈下降趣勢。據初步估算，經濟效益相當顯著，制粉系統出力和增發電量明顯提高，而電耗、檢修工時、材料消耗大幅度下降，據職業預防中心檢測噪聲下降了6～12dB。由于球磨機的正常穩定運行，也使低負荷時節約了大量燃油。

6 結論

長期以來球磨機的故障率較高，對機組安全高效運行影響很大，根據引起故障的各種原因制定了相應的處理措施。經過一個輪回的綜合治理，治理效果良好，設備故障明顯減少，振動現象明顯減弱。近4、5年來，設備運行非常穩定，除正常的維護工作，缺陷很少，基本上斷絕了漏油漏粉大瓦燒損現象。確保了鋼球磨整體設備的安全穩定運行并取得了良好的經濟效益。

[1]楊朝輝.鋼球磨煤機故障分析和解決方法.制冷空調與電力機械,2006,27(5):84-86.