干渣機清掃鏈系統常見異常及解決方案探討

張航

（大唐三門峽發電有限責任公司，河南 三門峽 472100）

1 前言

風冷式干渣機在當今鍋爐除渣系統中使用廣泛，較傳統濕式撈渣機，干渣機具有節水節能、密封隔斷可靠等優點，但同時也具有支撐、傳動、導向部件多，內部結構復雜等缺點。不銹鋼輸送帶的結構特點決定了細灰及小顆粒渣塊會掉落至干渣機底部造成底部灰渣堆積，堆積過高會影響輸送帶正常運轉。功能決定機構，干渣機由上部的不銹鋼輸送帶系統和下部的清掃鏈系統兩大部分組成，輸送鏈系統輸送爐膛落渣，清掃鏈系統清理底部灰渣，兩套系統功能互補，有機結合。

清掃鏈系統會發生例如脫鏈、刮板彎曲、刮板偏斜、連接環斷裂、底板磨損、驅動鏈輪異響等故障；系統故障原因需要多角度去綜合考慮，解決方案不能“顧此失彼”，要統籌兼顧。本文從清掃鏈系統常見故障入手，綜合分析并闡述各部件之間的相互影響，對力求全面兼顧的解決方案進行探討。

2 清掃鏈系統整體結構簡介

以某1000MW火力發電機組鍋爐干渣機為例，對清掃鏈系統進行簡介：清掃鏈系統布置在輸送鏈系統下部，前部出渣口處安裝驅動鏈輪組，尾部安裝張緊可調的從動鏈輪組，鏈條采用18×64-13的礦用圓環鏈，每13

個鏈環安裝一個開口式連接環，連接環與刮板相連，全程125個刮板；與底板接觸部分為工作程鏈條，鏈輪以上部分為返程鏈條，返程鏈條由延程布置的清掃鏈托輥承托，鏈條張緊后，干渣機起弧段的壓輥和壓鏈板分別壓住工作程和返程鏈條，使清掃鏈完成水平至斜坡的變向，刮板全程貼緊底板運行，將底部灰渣刮至出渣口，系統可設置自動循環運行，持續清理底部灰渣。

圖1 干渣機系統整體結構簡圖

3 清掃鏈系統常見異常故障及系統解決方案

3.1 故障1：清掃鏈脫鏈

脫鏈是清掃鏈系統中最常見的故障，分為兩種：一種表現為上部的返程鏈條從托輥輪槽中脫落滑出，刮板上午連接使兩側鏈條間距不變，所以脫鏈后鏈條偏向同一側，往往是一側鏈條向內脫落造成上、下鏈條刮板絞纏在一起，另外一側鏈條向外脫落卡在輥輪與干渣機殼體之間。另一種表現為鏈條在主、從動鏈輪處脫落。無論哪一種情況，脫鏈后都會存在局部的工作程與返程鏈條刮板接觸、絞纏，造成阻力突增清掃鏈跳閘，且可能會造成清掃鏈托輥崩壞、刮板彎曲、連接環斷裂、驅動鏈輪斷牙等。脫鏈的原因主要由以下幾點。

（1）張緊不及時鏈條過松，返程鏈運行中上下起伏，刮板在兩個托輥之間最低點與工作程刮板接觸造成脫鏈；張緊力不足返程鏈線路約束力差，上下起伏幅度大，易造成脫鏈。

（2）清掃鏈長時間停運，或循環周期間隔時間過長，造成干渣機底部灰渣過厚并覆蓋托輥，造成返程鏈條“浮”在灰渣上無法與輥輪接觸嚙合；這種情況下兩個位置最易脫鏈：一是驅動鏈輪處，斜坡灰渣阻力造成此處返程鏈條最松，返回行走不及時堆擠在一處，造成脫鏈；二是起弧段，灰渣堆積過厚只有底部灰渣被刮走，上部灰渣向下流動堆積在起弧段，返程鏈埋于灰渣之中極易脫鏈。

（3）刮板尺寸不合適，分為兩種：一是刮板總長度與設計偏差大；二是刮板總長度合適，但安裝連接環的螺栓孔定位尺寸偏差大，兩種情況都會造成返程刮板經過托輥時易脫鏈。

（4）托輥形位尺寸偏差大或安裝位置不統一，各托輥軸承座端面至輥輪槽距離與設計尺寸不一致，托輥輪槽中心不在一條直線上，易造成脫鏈；托輥長時間使用輪槽磨損變寬（圖2），返程鏈條姿態偏斜也會造成脫鏈。

圖2 磨損嚴重的托輥

（5）大塊異物（如渣塊或檢修遺留板、條、圓鋼等異物）掉入清掃鏈系統內部，卡在鏈條與托輥輪之間造成脫鏈。

（6）起弧段壓鏈板磨穿卡住鏈條造成脫鏈。

（7）驅動鏈輪處剝鏈器（俗稱：老鷹鐵）磨損嚴重不能及時頂出鏈條，造成鏈環卡在鏈輪無法及時脫開，跳鏈后造成驅動鏈輪處脫鏈。

（8）驅動或從動鏈輪軸向間距偏差大與設計不相符，與刮板不匹配。

（9）設計原因個別托輥間距過大，刮板在此處下墜幅度過大，與工作程鏈條刮板發生接觸絞纏造成脫鏈。

針對以上8個不同的原因，解決方案如下：

（1）建立清掃鏈張緊定期工作并嚴格執行，將鏈條松緊情況標準化并納入日常巡檢中，定期或發現鏈條過松，及時進行張緊，保證返程鏈條不予工作程鏈條發生接觸絞纏。

（2）清掃鏈因其它原因造成長時間未運行的，必須先將內部堆積過高的灰渣進行清理（使用負壓裝置清理），待返程鏈條、刮板與托輥輪露出后再啟動清掃鏈進行試運；清掃鏈自動運行循環周期間隔時間不合理的，要及時進行調整，使之與灰渣堆積速度匹配，保證在循環周期內灰渣不堆積過高。

（3）刮板的長度尺寸與兩端連接孔的尺寸必須與設計一致，保證連接環安裝后整體與托輥及主、從動鏈輪無誤差嚙合，在刮板加工制作以及驗收過程中必須使用與設計尺寸一致的工裝進行匹配試驗。

（4）每一批次的托輥軸承座端面至輥輪槽距離必須一致，且與設計無偏差，底座安裝后測量軸承座端面至殼體的距離要一致，或在安裝中使用定位塊，盡量縮小安裝誤差，保證所有輥輪槽在一條直線上；托輥磨損情況持續跟蹤，輪槽磨損嚴重的要及時更換，保證返程鏈條導向槽的剛性，校正鏈條的姿態。（注：安裝工藝方面，托輥底座固定螺栓安裝緊固要規范，必須使用平墊圈和彈簧墊圈，保證緊固后清掃鏈運行期間螺栓不松動，托輥不發生位移。）

（5）及時清理清掃鏈底部掉落的大渣塊，并從輸送帶系統排查大焦塊落入底部的可能原因：擋渣板磨損嚴重有缺口或輸送帶兩端裙邊立板變形損壞，消除大焦塊漏至下層的缺陷；每次檢修后要清點工器具和備件保證不遺留物品，對內部進行檢查保證各內部支撐沒有開焊脫落缺陷，保證清掃鏈系統內部清潔度。

（6）起弧段的壓鏈板發現有磨穿現象后，要及時更換。注：不可單方面考慮提升壓鏈板的耐磨性而將其升級為耐磨材質，壓鏈板起到壓鏈變向的作用，與鏈條之間的接觸力較大，出于保護鏈條的目的，壓鏈板材質硬度不可過高。

（7）剝鏈器安裝位置要正對驅動鏈輪槽，與鏈輪槽底要預留間隙，剝鏈器上端面要與返程鏈條平行并拉開30～40mm間隙，若發現有嚴重磨損或變形的要及時進行更換。

（8）驅動或從動鏈輪軸向間距驗收必須嚴格，因為鏈輪間距要作為托輥和刮板驗收的基準，從而保證鏈輪、托輥和刮板組成的系統能夠穩定運行。

（9）排查機體托輥間距有無過大的（一般在起弧段和頭部、尾部），必要時可增加一對托輥，保證鏈條承托連續穩定，避免刮板下墜幅度過大。

圖3 底板磨穿后卷曲

3.2 故障2：清掃鏈刮板彎曲

清掃鏈刮板彎曲分為兩大類：刮板中間整體彎曲；安裝連接環處耳板彎曲，原因主要有以下四點：

（1）清掃鏈脫鏈后，上下刮板碰撞拉扯，刮板受力變形，發生耳板變形的可能性更大，因為脫鏈大部分表現為一側落底一側掛在托輥與機殼之間，刮板呈傾斜狀脫落，刮板單側發生碰撞造成耳板彎曲變形。

（2）干渣機底板局部磨穿后，未及時處理或貼補焊接工藝差，磨穿處的底板向內部翹起與刮板發生碰磨卷曲（圖4），卷曲變大后對刮板阻力也增大，刮板在驅動鏈力和阻力共同作用下發生彎曲變形。

（3）刮板過長或刮板兩端連接環安裝孔整體間距過大，造成安裝連接環后在與驅動鏈輪嚙合過程中產生軸向對中擠壓，造成耳板處發生折彎。

（4）刮板偏斜嚴重，在經過驅動和從動鏈輪時受力發生變形彎曲。

解決方案：

（1）清掃鏈電機設置熱偶動作保護，且電流保護值根據電機平穩運行的電流值為準進行計算，不能以電機銘牌顯示的額定電流值為準，并根據實際運行情況對保護定值進行調整，保證發生脫鏈后，阻力稍有增大就能跳閘保護，避免發生拉彎刮板的異常發生。

（2）干渣機底板磨穿后，可更換底板，也可進行補焊，補焊必須采用挖補焊接工藝，將磨穿處按照周圍100×100mm見方或更大的面積進行割除，然后填補一塊鋼板，必須使新鋼板與底板內部在同一平面，不再與刮板發生碰磨；不能使用簡單的貼焊工藝，因為貼補焊接后原磨損減薄的底板邊緣仍有翹起與刮板發生碰磨的可能。

（3）見故障一解決方案第（3）條。

（4）排查刮板偏斜原因，消除刮板的嚴重偏斜。

3.3 故障3：清掃鏈刮板偏斜

清掃鏈刮板偏斜多發生在鏈條長時間運行后的磨損后期，磨損造成兩側鏈條長度不同，刮板發生偏斜。另一個原因是驅動鏈輪處一側鏈條發生錯齒現象，常見為同一刮板的兩個連接環不在同一個位置的鏈輪槽中，造成鏈條偏斜。

解決方案：

（1）根據日常刮板偏斜情況，及時進行張緊調整，對兩側鏈條的磨損速度進行人為干預，盡量減小兩側磨損偏差；同時選用耐磨性能較好的鏈條，提高耐磨性能；建立清掃鏈條壽命臺賬，接近使用壽面時及時更換鏈條，避免鏈條發生短時磨損加劇的情況。

（2）驅動鏈輪處鏈條發生錯齒后要及時進行恢復，并排查可能造成錯齒的原因：①異物卡澀造成一側跳鏈錯齒；②螺栓脫落造成連接環與刮板脫開，在驅動鏈輪處打滑造成錯齒；③剝鏈器損壞，鏈條未能及時脫開造成跳鏈錯齒。

3.4 故障4：連接環斷裂和驅動鏈輪異響

這兩個異常是由同一個原因造成不同結果，均是由于刮板尺寸或刮板連接環螺栓孔定位尺寸不合適造成的，且都有一個共同點：不會立即表現出來，都有一段“潛伏期”，在修后試運中無法發現。

刮板的加工尺寸存在微小偏差，表面上不影響鏈條與鏈輪和托輥的嚙合匹配，空載運行時受力較小不會存在異常表現，但是在正常運行刮渣情況下，驅動力大造成鏈環與鏈輪嚙合深度增加，刮板尺寸偏差造成刮板和連接環受到軸向對中的擠壓力或拉力，無論哪種力都會增大鏈環從鏈輪槽中脫開的難度，宏觀變現為鏈環無法脫開，而是由剝鏈器強行頂出，從而發生較大異響。同理，連接環每次經過驅動鏈輪時收到擠壓或拉伸，頻繁受力造成連接環在應力集中部位（螺栓孔處）發生疲勞斷裂。連接環斷裂后刮板一側脫落，會對整個系統造成更大的次生故障，如刮板彎曲、鏈條斷裂等。

解決方案：

（1）將刮板兩端的連接環安裝孔加工成軸向橢圓形（腰形孔），在驅動鏈輪處受力后連接環與刮板會發生相對滑動，自行找到最適合驅動鏈輪軸向間距的位置，大大減小甚至消除刮板尺寸偏差造成的刮板和連接環受力。

（2）見故障一解決方案第（3）條。

3.5 故障5：底板磨損嚴重

底板磨損主要是由刮板在運行中與底板接觸磨損引起的，常見的第一個解決方案是將刮板質量減少，工作程鏈條張緊后刮板與底板之間的垂直壓力減小，從而減少刮板與底板磨損，但同時增大鏈條立環與底板的磨損；第二個解決方案是在刮板上設計一根非金屬的可調節耐磨條，刮板安裝就位后耐磨條與底板緊緊貼合，將兩端的鏈條抬起，鏈條與底板不接觸不發生磨損，全程非金屬耐磨條和底板磨損，而非金屬耐磨條的硬度遠低于底板硬度，從而起到既保護底板又保護鏈條的作用；但同時耐磨條的定期調整也增大了日常維護的工作量。

4 治理措施及效果

某1000MW火力發電機組自2017年投運以來，鍋爐干渣機清掃鏈異常多發，最初刮板耳板彎曲變形多發，只從加強刮板自身結構強度考慮對刮板進行改型，改型后刮板強度增大，但刮板重量也遠超原刮板，鏈條立環與底板磨損加劇，耳板加強后連接環在驅動鏈輪處受力增大，運行中驅動鏈輪異響增大且連接環斷裂頻繁發生，從單一方面入手往往造成系統內部其它部件的次生故障。

之后按照上述的系統分析和解決方案進行了統籌優化：整體更換磨損嚴重的干渣機底板，并對材質進行升級（由16Mn升級為NM500），更換磨損嚴重的托輥，并統一安裝工藝，對刮板進行改型減重，并增加非金屬耐磨條，刮板螺栓孔改為橢圓孔，采購進口鏈條和連接環，多管齊下，系統性的進行檢修優化治理，異常故障多發的情況得到有效遏制，效果顯著。

5 結語

在大型機械設備中極少存在獨立的部件，各部件都是在系統內相互配合、相互作用下運行的，單一的“頭痛醫頭腳痛醫腳”會造成其它部件不可知的次生連鎖故障，必須從系統的角度去分析總結綜合治理的方案，才能使設備整體的穩定性得到提升。