料漿大池行走輪改造技術

林玉光 潘國文 莫計松 隆盛康

【摘 要】料漿攪拌是水泥生產線中的重要環節之一。文章針對廣西魚峰水泥股份有限公司1#生產線料漿大池攪拌裝置存在的問題，提出具有針對性的改造方案，包括實心胎行走輪、掛膠配方、輔助行走輪、鋼結構行走輪、花紋板路面等改造，最終找到理想的改造方案，實現提高行走輪的使用壽命和降低維修成本的目標。該改造方案效果良好，對同行具有借鑒意義。

【關鍵詞】料漿大池行走輪改造;行走輪;花紋板;使用壽命

【中圖分類號】TQ172 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）12-0041-03

料漿池是一種存放生料漿的設施，應用于水泥行業，生料漿是由石灰石、砂巖、鐵粉等材料加水后經過原料磨系統研磨所得，生料漿通過料漿池的攪拌裝置和風管均勻攪拌，用于熟料煅燒。廣西魚峰水泥股份有限公司（簡稱魚峰公司）1#生產線為半干法2 500 t/d水泥熟料生產線，料漿攪拌系統為2座φ25 m×6 m深的料漿大池，各有1套攪拌機，其中攪拌機主要由內圈中心軌道，外圈混凝土行走路面，3個攪拌風翅，外圈主、被動行走輪，內圈行走輪，行走框架，耙齒耙架，風管等組成（如圖1所示）。主要工作原理：生料漿進入攪拌池后，攪拌機通過料漿大池中心軌道，由外軌道主動輪（通過電機和減速機）帶動整個攪拌機圍繞中心柱轉動，其中在攪拌機框架上有3套相互獨立的旋轉吹風攪拌風翅，均勻攪拌料漿;在攪拌機底部拖著一排耙齒，防止料漿沉淀。

1 生產基本情況

1.1 主要經過

攪拌機主要由主動輪帶動整個攪拌機轉動，其主動輪主要采用掛膠行走輪行走在外圈混凝土路面上，以此帶動整個攪拌機圍繞中心柱轉動，因為整個攪拌車架重量達10 t以上，所以對行走輪掛膠質量要求非常高。公司自2018年起由于原軍工廠不再承接大池行走輪的掛膠業務，因此與其他多個廠家合作掛膠業務，極大地縮短大池行走輪的使用壽命，平均使用壽命由原來的3個月下降至10 d左右，不僅嚴重影響生產配料，增大了維修人員的工作量，而且增加了生產成本（行走輪掛膠配件成本每年上升35萬元）。

1.2 存在主要問題

行走輪頻繁脫膠，導致攪拌機卡死轉不動或者光輪打滑走不動，影響料漿攪拌質量，增加維修成本、人力成本，嚴重影響生產。

2 原因分析

2.1 配件質量不高

導致料漿大池行走輪脫膠的直接原因是配件質量不高。主動輪主要是由輪轂和輪轂外側掛一層膠組成，平時配件主要是將輪轂提供給廠家，由廠家進行掛膠，然而掛膠配方直接影響配件質量和使用壽命，行走輪頻繁脫膠主要是因為掛膠的質量不夠好，無法承受攪拌機負荷。

2.2 受力不均勻

在設計攪拌機時，中心輥道處比外側軌道略低，使攪拌機在轉動過程中出現一定的向心力，從而保證攪拌機不會出現平移脫軌等現象。但是，主動輪較寬（500 mm），主動輪膠面有斜度，在安裝過程中如果稍微不注意調整墊片，就會導致行走輪接觸面不好，容易造成行走輪外側或者內側受力過大，從而導致脫膠。

2.3 負載過重

攪拌機重，料漿稠度高，阻力大，池底沉淀結泥多，同時耙齒、爬架結泥量大，加重攪拌機負載。

3 主要改造方案

該主動輪自2018年開始頻繁脫膠，已困擾生產良久，機械、工藝技術人員經過長時間的攻關和摸索，采取多種技術改造措施，改造方案如下。

3.1 更換掛膠配方

2018年自原工廠不再承接大池行走輪的掛膠業務后，魚峰公司先后使用某新廠家的4套行走輪掛膠配件，均達不到使用壽命（短則幾天，長則十幾天）。經溝通，廠家雖改良配方，但均達不到使用要求。因為攪拌池行走輪掛膠技術要求高（抗拉性能>300 kg/cm3，邵氏硬度>90，承受壓力10 t，承受扭矩9 000 N·m），所以在掛膠技術上很難一次性滿足使用要求。之后經過與多個廠家研發并試用，到2020年4月所研發的新配方已經滿足從動輪使用要求，但是主動輪仍無法滿足使用要求，主動輪平均使用壽命仍然為10 d左右，甚至1 d就出現損壞，仍然無法解決問題。

3.2 行走結構改造，增加輔助行走輪

在進行掛膠配方合作的同時，對攪拌機行走結構也進行改良。經過分析討論，認為主動輪頻繁脫膠，除了掛膠配方質量問題，行走大車太重也是一個問題，設計人員考慮采取減少行走大車的重量或者分擔主動輪的重量，以延長該主動輪的使用壽命。對此，在主動輪和從動輪之間新增一組輔助被動輪，以減輕主動輪的承載力。但是，新增輔助被動輪剛加上未到1 d就出現斷裂。該方案也不可行。

3.3 行走主動輪增加變頻器、多級調速

行走結構改造，增加輔助行走輪方案失敗后，在攪拌機主動輪電機上增加了變頻器，以達到緩啟動同時調節運轉速度的目的，在多次不同速度的情況下進行實驗，但仍無效果。

3.4 實心胎行走輪改造

在行走輪掛膠配方改良研發效果不佳后，2020年4月份轉換思路，對行走輪進行改造。由于目前實心胎使用技術成熟、承載能力強，因此實心胎廣泛應用于防爆車、反恐車、工程車輛、林業機械等特殊車輛，其特點是適用在低速行駛的高負荷車輛或機械上，攪拌池符合低速高負荷運轉，以此為據，把掛膠行走輪改造為實心胎行走輪，設計主動輪輪轂、軸孔，讓輪轂與兩個實心胎進行裝配（如圖2所示）[1]。實心胎行走輪改造完后，于2020年7月13日投入使用（如圖3所示），前后一共使用了4套實心胎行走輪，平均使用壽命為28 d，相對之前掛膠行走輪雖然進步不大，但是極大地改善了之前頻繁更換的局面。這只是權宜之計，無法真正解決問題。

3.5 行走輪與行走路面花紋板改造

通過觀察和分析發現，主動輪脫膠后，其鋼結構光輪在混凝土路面進行行走時會出現打滑現象，初步分析造成打滑現象的原因主要有以下幾點：①光輪與混凝土接觸面摩擦力不足。②光輪在混凝土路面上行走會破壞混凝土路面，同時產生大量細沙，使得光輪與路面摩擦，造成打滑。針對此現象，技術人員經過分析認為，在相同的壓力作用下光輪在花紋板上行走的摩擦力遠比在水泥土路面上大，同時花紋板相對混凝土路面更耐磨，也不會產生細沙，可以很好地解決光輪打滑的問題[2]。于是，采用花紋板鋪在原來的混凝土路面上，通過膨脹螺釘固定鐵板，行走輪采用鋼結構主動輪（不掛膠）。2020年8月14日，魚峰公司對1#生產線2#大池行走路面進行鋪花紋板改造（如圖4所示），改造后的主動輪（不掛膠鋼輪）于2020年9月1日更換，使用至2021年1月22日，共142 d，均正常運行。改造后的效果如圖5所示。技術改造取得突破性進展，降低了維修量和維修成本。

4 采取措施后的效果

經過長達近3年的時間攻關和摸索，最終采取在2#大池行走路面上鋪花紋板的方案，主動輪使用以前脫膠的鋼結構行走輪，通過試驗，改造后該行走輪使用壽命達到142 d，效果顯著。

（1）節約配件成本，一套花紋板材料費為24 433元，使用周期約為1年，鋼結構行走輪因地制宜使用舊的脫膠行走輪（約142 d），然而掛膠行走輪每掛一次膠約15 000元，平均使用壽命約10 d。

（2）節約人工成本。改造前更換2套行走輪，需要使用20 t汽車吊1臺，維修人員3人，時長4 h，每周1次，浪費了大量人力、物力。

（3）保證料漿攪拌質量穩定性。改造前主動輪頻繁脫膠，造成攪拌機開停頻繁，影響料漿攪拌質量，對回轉窯的煅燒帶來不利的影響。

（4）減少攪拌機其他設備（如中心柱行走輪、中心軸瓦、行走輪減速機、電機、傳動鏈條等）的故障率。改造前主動輪在行走過程中突然脫膠卡死，整個攪拌機在慣性的作用下導致減速機齒輪崩齒、軸承損壞、中心軸瓦變形、中心行走輪偏離軌道等一系列問題，經過改造后有效解決了以上問題。

（5）提高設備安全性能，改造前每天都有人上攪拌機取樣、巡檢、作業等，但是存在攪拌機突然卡死的危害。改造后，攪拌機不再出現突然卡死現象，極大地提高了設備使用安全性能。

5 建議

對料漿大池行走路面及行走輪進行改造后，除了保證花紋板的質量，正確使用與科學維護是使設備始終處于良好狀態，提高花紋板和行走輪壽命的有效途徑。如果使用操作和維護不當，會加快花紋板和行走輪的磨損速度，導致花紋板和行走輪使用壽命大幅度下降。因此，改造后行走路面花紋板和行走輪在日常使用與維護中要注意以下幾點。

5.1 每年清理大池底部積泥

在料漿大池日常使用中，隨著使用時間的積累，料漿大池底部沉淀的積泥會越壘越高，積累到一定程度后將會加重攪拌機的負載，導致攪拌機卡死或加快花紋板和行走輪磨損速度，因此建議每年清理大池底部積泥1次。

5.2 安裝行走花紋板時留間隙

在行走路面花紋板安裝過程中，要充分考慮花紋板的受力情況。由于行走大車很重，所以在安裝行走花紋板時，在兩塊花紋板對接的接頭處要留有約5 mm的間隙，防止花紋板在行走輪摩擦力的相互作用下，兩塊花紋板相互擠壓，導致花紋板變形、拱起而影響使用壽命。

5.3 調整好主動輪墊片

攪拌機在設計時，中心軌道比外側軌道略低，使攪拌機在轉動過程中有一定的向心力，從而保證攪拌機不會出現平移脫軌等現象，但是行走路面改造為花紋板后為水平面，因此在安裝行走輪時，應盡量使行走輪的中心線平行于內外軌道的連線，保證行走輪受力均勻;如果偏差太大，內側或者外側受力過大，將會使輪子重力單邊碾壓花紋，不僅加快單邊花紋板上花紋的磨損速度，也會使花紋板受力過大而發生變形翹起來，從而影響花紋板使用壽命。因此，調整主動輪的墊片很關鍵。

5.4 改進主動輪材質

攪拌機舊行走輪材質為鑄鐵，耐磨性能差、易磨損，當花紋板和行走輪都磨損到極限時，不能在鑄鐵材質的行走輪上進行紋路堆焊。因此，將行走輪材質改為45號鋼，使用效果會更好，材質和花紋板相當，不會造成花紋板和行走輪快速磨損，而且當行走輪和花紋板磨損很嚴重時，仍然可以在行走輪上面堆焊花紋繼續使用，延長花紋板和行走輪的使用壽命，減少更換花紋板和維修行走輪的頻率。

6 結語

魚峰公司料漿大池行走花紋板技術改造后運行效果好，并已推廣至另一套料漿大池改造使用，目前料漿攪拌質量穩定，行走輪運轉平穩、使用壽命達6個月以上，整個系統運行正常，技術改造取得了良好的效果。

（1）有效解決了行走輪頻繁脫膠而影響料漿大池攪拌質量的問題，提高了煤粉燃燒效率，使得熟料燒鍛質量得到更好的保證。

（2）為魚峰公司節約配件成本、人工成本，同時極大地減少維修人員的工作量，讓維修人員有更多的精力用于維護公司其他設備，為公司的正常生產提供保障。

料漿大池行走輪脫膠問題困擾生產良久，從2018年開始經過長期的探索和一系列改造后，最終找到了理想的改造方案，使行走輪平均使用壽命從10 d提升至142 d，大幅度地降低了維修成本、人力成本。

參 考 文 獻

[1]《機械設計手冊》聯合編寫組.機械設計手冊（上冊）[M].第2版.北京：化學工業出版社，1987.

[2]陳冠國.機械設備維修[M].第2版.北京：機械工業出版社，2005.