斜溝選煤廠振動篩主要易損件的改進(jìn)實踐

郝忠強(qiáng)

(山西焦煤 西山煤電斜溝選煤廠， 山西 呂梁 033602)

斜溝選煤廠屬礦井型選煤廠，年處理原煤15.0 Mt，主要入洗8號煤、13號煤。工藝采用全重介分選工藝，1.5～0.2 mm粗煤泥采用TCS智能分選機(jī)分選；-0.2 mm粒級的煤泥不分選，其中粗煤泥采用濃縮-沉降過濾離心機(jī)脫水回收，細(xì)煤泥采用濃縮-壓濾脫水回收。主要產(chǎn)品為煉焦精煤、洗混煤。斜溝選煤廠共有12臺BRU-1-420/610B-2×HE80LS型振動篩，主要應(yīng)用在末原煤脫泥、末煤主選粗精煤脫介生產(chǎn)環(huán)節(jié)，2010年2月投用6臺，2011年9月投用6臺，隨著使用年限的增加，振動篩逐步出現(xiàn)承重梁中部開裂和疲勞斷裂、中間軸橡膠連接盤老化和變形、激振器轉(zhuǎn)動不同步、篩機(jī)運行中左右晃動、鋼螺旋彈簧斷裂、彈簧支座結(jié)合面磨損嚴(yán)重等問題。為解決該型號振動篩頻繁出現(xiàn)的故障，對其主要易損部件進(jìn)行了改進(jìn)，并在現(xiàn)場進(jìn)行實踐驗證。

1 振動篩工作原理及主要結(jié)構(gòu)組成

振動篩工作原理[1]：電動機(jī)通電旋轉(zhuǎn)，通過三角帶帶動副軸轉(zhuǎn)動，副軸將驅(qū)動力傳遞給萬向驅(qū)動軸，萬向軸帶動激振器運轉(zhuǎn)產(chǎn)生直線激振力，直線激振力循環(huán)往復(fù)連續(xù)作用在篩體上，使篩體在緩沖彈簧上振動，篩體帶動篩面同步振動，在激振力的作用下，物料在篩面上向排料端連續(xù)拋射前進(jìn)形成物料流，篩面傾角越大物料流速度越快，通過篩面進(jìn)行篩分處理，篩下物排入篩下溜槽，篩上物排入排料溜槽。振動篩主要由激振器、側(cè)板、彈簧、支座、電動機(jī)、萬向軸、中間軸、激振梁、吊裝梁、橫梁等組成，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1.

2 振動篩使用過程的主要故障

2.1 承重梁故障

振動篩使用過程中，振動篩承重梁中部開裂，裂縫隨著時間的延長逐步擴(kuò)大，甚至出現(xiàn)承重梁斷裂情況[2]，造成設(shè)備停機(jī)，給生產(chǎn)造成影響，2018年更換6臺末原煤脫泥篩承重梁16根。

2.2 中間軸故障

1) 振動篩在長期使用過程中，橡膠連接盤出現(xiàn)老化和變形，導(dǎo)致兩端激振器轉(zhuǎn)動不同步，進(jìn)而導(dǎo)致篩機(jī)左右晃動，影響篩分效果和篩機(jī)使用壽命。

2) 檢修激振器時，拆裝激振器和中間軸過程造成橡膠連接盤損壞。

2.3 緩沖彈簧故障

緩沖彈簧使用過程中，出現(xiàn)彈簧斷裂，彈簧和彈簧座上下接觸面出現(xiàn)凹槽。

1—激振器；2—側(cè)板；3—彈簧；4—支座；5—電動機(jī)；6—萬向軸；7—中間軸；8—激振梁；9—吊裝梁；10—橫梁圖1 振動篩結(jié)構(gòu)示意圖

3 故障原因分析

3.1 橫梁開裂、斷裂

橫梁通過其上固定的支撐托架間接承力。由于支撐托架的面積比橫梁小的多，故支撐托架處就是應(yīng)力集中位置。當(dāng)橫梁上同時作用幾個載荷時，各載荷引起的應(yīng)力各自獨立，疊加后為這些載荷共同作用時的內(nèi)應(yīng)力。由于疊加力的作用使剪力和彎矩在加力點處的數(shù)值發(fā)生突變，從而成為橫梁中部開裂的真正原因。BRU-1-420/610B-2×HE80LS型振動篩承重梁長度4 280 mm，較一般的3 670 mm的承重梁長度增加了610 mm，承重梁長度越長，中部疊加力越大，橫梁中部越容易出現(xiàn)開裂、斷裂故障。該型振動篩橫梁采用H型鋼，H型鋼梁上表面是平面，篩板支撐件垂直于平面，導(dǎo)致物料及支撐件對橫梁平面沖擊嚴(yán)重，應(yīng)力無法完全消除。

3.2 中間軸橡膠連接盤老化

橡膠連接盤長時間暴露在空氣中，連接盤周圍存在著水汽、周圍環(huán)境溫度也發(fā)生變化，隨著使用周期的延長，橡膠連接盤逐步老化。而激振器漏油、軸承損壞需更換激振器時，因兩激振器之間的長度固定，安裝困難，造成檢修時間延長，橡膠連接盤在拆裝過程也容易損壞。

3.3 鋼螺旋彈簧斷裂，振動篩支座、基礎(chǔ)支座磨損

BRU-1-420/610B型振動篩緩沖彈簧采用普通鋼螺旋彈簧[3]，在使用過程中和空氣中的水汽長時間接觸，彈簧表面腐蝕、銹蝕，振動篩啟停機(jī)過程，過共振區(qū)振動篩的上下擺動幅度大，鋼螺旋彈簧變形量大，螺旋絲杠碰撞，從而造成彈簧有裂紋、斷裂；彈簧上部和振動篩支座直接接觸、下部和基礎(chǔ)支座直接接觸，在振動篩啟停過程以及運行過程中，彈簧和振動篩支座、基礎(chǔ)支座之間有相對運動，造成振動篩支座和基礎(chǔ)支座接觸面磨損。

4 主要易損件改進(jìn)方案

4.1 橫 梁

將H型鋼橫梁更換為圓管橫梁[4]，橫梁須采用圓管梁設(shè)計，支撐件為半圓形貼合于橫梁上方，可消除垂直沖擊時應(yīng)力影響；橫梁采用圓形特制管材設(shè)計，主要焊縫全部熔透，進(jìn)行一級UT探傷和磁粉探傷檢驗，并進(jìn)行熱處理以消除焊接應(yīng)力。結(jié)構(gòu)剛度大、強(qiáng)度高、受力分布合理均衡、安全系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕。橫梁表面采用獨有的聚氨酯噴涂工藝處理，耐沖刷、耐腐蝕。圓管橫梁的結(jié)構(gòu)組成見圖2.

1—圓管；2—支撐托架；3—墊圈；4—拉鉚釘圖2 圓管橫梁結(jié)構(gòu)圖

4.2 中間軸

針對橡膠連接盤老化以及更換激振器拆裝困難問題，將原中間軸結(jié)構(gòu)(圖3)進(jìn)行改進(jìn)，由原來的兩件橡膠連接盤，兩件連軸短節(jié)，一套中連接軸和連接銷子的中間軸改成兩件連軸短節(jié)和一個萬向結(jié)構(gòu)的新中間軸[5](圖4). 此結(jié)構(gòu)去除了橡膠連接盤，消除了連接盤老化問題。改型后的中間軸，不僅可以調(diào)整兩端激振器連接中心的偏差，使轉(zhuǎn)動同步，而且結(jié)構(gòu)簡單可靠，降低了故障率，并且中間采用了伸縮式花鍵軸結(jié)構(gòu)，便于安裝和拆卸。萬向連接軸長短可調(diào)節(jié)，安裝時可先將萬向軸調(diào)節(jié)為短軸，一側(cè)固定后，再將萬向軸調(diào)節(jié)為長軸，調(diào)節(jié)好長度后再固定另一側(cè)的螺栓。

4.3 緩沖彈簧

將普通的鋼螺旋彈簧改進(jìn)為復(fù)合鋼制彈簧[6]，復(fù)合鋼制彈簧為新型結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈為優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼螺旋彈簧，外層用進(jìn)口品牌橡膠包裹，彈簧進(jìn)行橡膠澆筑，螺旋絲杠之間用橡膠隔開，鋼螺旋彈簧和振動篩支座、基礎(chǔ)支座之間用橡膠隔開，在篩機(jī)開停機(jī)時，有效降低篩體側(cè)擺幅度，并防止彈簧絲杠之間、鋼螺旋彈簧和振動篩支座、基礎(chǔ)支座之間碰撞，且有效阻止因外界惡劣條件導(dǎo)致的彈簧生銹、腐蝕的發(fā)生，有效延長彈簧壽命。

圖3 原中間軸結(jié)構(gòu)圖

圖4 萬向結(jié)構(gòu)中間軸圖

5 應(yīng)用效果

斜溝選煤廠2019年7—9月改進(jìn)了6臺末原煤脫泥篩主要易損件，使用30個月后，經(jīng)檢查所有橫梁結(jié)構(gòu)完好，耐磨層輕微磨損，同時橫梁受力性能的提高，減少了篩板脫落頻次，降低了崗位工作量；使用萬向結(jié)構(gòu)中間軸后，更換激振器的時間由原來3 h縮短為2 h；復(fù)合鋼制彈簧的使用壽命由原來24個月，延長至30個月以上，振動篩支座和基礎(chǔ)支座不再磨損，無需再進(jìn)行此項檢修工作。原振動篩每臺篩子有6根橫梁，各橫梁的結(jié)構(gòu)不同，每根橫梁均需備用；改進(jìn)后所有橫梁結(jié)構(gòu)相同，只需備用1種橫梁，降低備品備件的備用成本。

6臺末原煤脫泥篩平均每年需要更換橫梁16根，每根橫梁(進(jìn)口)價格10萬元，預(yù)計每年節(jié)約備品備件費160萬元。

6 結(jié) 語

斜溝選煤廠通過改進(jìn)振動篩主要易損件，消除了橫梁開裂、斷裂的安全隱患，縮短了激振器的檢修時間，延長了彈簧的使用壽命，消除了振動篩支座和基礎(chǔ)支座的磨損，使振動篩的運行性能有效提高，減少了維修頻次，降低了維修成本。目前，現(xiàn)場還存在生產(chǎn)過程中篩板脫落，造成物料堆積的問題，需要通過在篩下加裝圖像智能識別以及智能監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)控振動變化情況兩方面進(jìn)行進(jìn)一步研究解決。