600MW機組撈渣機改造應用

李文盛

廣東大唐國際潮州發電有限責任公司，廣東潮州，515723

0 引言

濕式刮板撈渣機是能夠連續高效運行的常規設備，被火力發電企業鍋爐排渣系統廣泛應用。濕式刮板撈渣機主要設備為高耐磨圓環鏈，它有結構簡單、運行平穩、耐磨性較強等特點，但是圓環鏈是平環與立環之間點接觸受力，接觸點壓力較大會加快耐磨鏈條張緊度[1]、鏈條斷裂、傳動鏈輪處夾鏈和跳鏈[2-3]、刮板偏斜和扭轉變形[4]等問題，導致撈渣機整套鏈條使用壽命較短[5-6]。

國內外均已注意到高耐磨圓環鏈的諸多缺陷，已經開始了針對撈渣機新式鏈條的研發。其中，撈渣機專用模鍛鏈替代高耐磨圓環鏈是較為成熟的技術路線。此種鏈條型式在國內外撈渣機上都有應用，采用這種運行磨損小、鏈條伸長量小、不易斷裂的新式撈渣機鏈條，運行穩定[7]。

撈渣機液壓系統長期存在的問題有備件價格高、采購周期長、運行可靠性低等，目前國內多家火力發電企業針對上述問題進行改造，多采用在撈渣機驅動端增加電驅作為備用系統，提高撈渣機系統的可靠性，改造后的效果較為理想。

某電廠600MW 機組濕式刮板撈渣機簡介：濕式刮板撈渣機的結構為整體箱型封閉式。濕式刮板撈渣機上船體全部鋪設厚度為2.5cm的耐磨鋼板，下船體和斜坡段全部用玄武巖鑄石鋪墊。上船體斜坡上升段全部鋪設“V”字形鑄石襯板，中間采用凹槽結構，以實現刮板在斜坡段上升時帶水后，渣水能夠快速回流的目的。下船體全部鋪設厚度為4cm的玄武巖鑄石，具有摩擦阻力小、耐腐蝕和抗沖擊等優良特點，使用壽命能夠達到10萬小時。撈渣機底部設有集中清理積渣和析水的出口，底部積水將由撈渣機底部排水管匯入溢流水管中排出。

刮板空載段不返渣，濕式刮板撈渣機刮板卸渣后，設掃渣簾。刮板采取角鋼封閉結構，濕式刮板撈渣機的下隔倉是封閉式，刮板回程時在封閉隔倉的底板上運行，可將刮板未被鏈條沖洗水清除的少量回程帶渣全部集中在尾部，通過刮板回程底部刮灰，實現刮板帶渣的自動清理。在B-MCR工況下燃用最差煤種時，上部水槽能貯存4小時的正常渣量。濕式刮板撈渣機水平段船體采用厚度為1.6cm的鋼板焊接而成，船體上下筋板采用#18工字鋼，撈渣機內鋪設擋渣簾，防止鍋爐爐膛內掉焦，造成鏈條拖鏈。

濕式刮板撈渣機上船體側面有設緊急排渣（水）口。下船體全封閉，下船體的左右兩側設多個觀察窗，方便運行期間對回程鏈條和刮板的監視、檢查及維護工作。

濕式刮板撈渣機的驅動裝置采用液壓馬達方式驅動，液壓馬達驅動裝置可隨負荷升降變化進行連續調整，液壓馬達驅動能夠在濕式刮板撈渣機一定量的灰渣時隨時啟動。當大量灰渣充滿濕式刮板撈渣機機倉時，進口大扭矩液壓馬達給濕式刮板撈渣機提供強大動力。在有特大焦塊或設備卡阻而超過濕式刮板撈渣機的拖動能力時，液壓系統都能迅速卸載并報警，從而不損壞濕式刮板撈渣機本體部件。濕式刮板撈渣機具體參數如表1所示。

表1 濕式刮板撈渣機具體參數

1 某電廠撈渣機運行概況

自2006年7月25日投產以來，撈渣機更換過四次鏈條，最近一次鏈條更換時間是2018年01月，自2018年1月20日運行至今，撈渣機鏈條已運行20136小時。

目前撈渣機存在以下問題：

（1）撈渣機鏈條磨損異常，部分立裝鏈環處于撈渣機船體內部下方外緣磨損深度8.6mm，且磨損形態不規則，易出現多個應力集中點；該部分鏈環整體抗拉強度減小，塑性變形加快，使用壽命降低。

（2）經兩年多的連續運行，撈渣機動力系統的油泵、馬達需進行維護保養，保障其安全運行。

（3）新式耐磨刮板改造后，撈渣機鑄石襯板磨損增加，預計于2020年12月機組檢修時，與鏈條同期更換。

（4）撈渣機傳動輪系工作環境惡劣，各零部件磨損、老化、損壞等問題嚴重。在近三年中，內導輪總成因軸承損壞、輪轂磨損超標問題更換六套；張緊輪總成因軸承損壞、輪轂磨損超標問題更換二套；尾部下導輪總成因軸承損壞、輪轂磨損超標等問題造成斷鏈保護動作，撈渣機異常停運四次，更換尾部下導輪總成三次，更換斷鏈保護探頭五套；驅動輪齒因斷齒、輪齒磨損超標問題更換一套。

（5）刮板磨損嚴重，原230mm高度的刮板磨損嚴重，有的只剩下192mm，由于刮板高度降低，導致鏈條磨損，懸空高度不足，加速鏈條磨損。

（6）在近三年中，撈渣機動力系統無動力輸出故障發生兩次，分別更換閥組一臺、更換液壓馬達兩臺、油站油泵兩臺、比例放大器兩套、電磁閥三套等。

2 撈渣機驅動及鏈條輪系改造情況

2.1 撈渣機加裝備用單側電機驅動裝置

（1）目前火力發電企業的濕式刮板撈渣機驅動方式多采用的是液壓馬達驅動。濕式刮板撈渣機使用液壓馬達作為驅動裝置有以下優點：①通過設定溢流閥的壓力，提高液壓系統過載保護的可靠性；②液壓馬達節省撈渣機的驅動端空間。

（2）火力發電企業的濕式刮板撈渣機液壓馬達同比電驅有以下幾方面缺點：①液壓系統故障后，異常診斷、檢修周期長；②液壓系統的備品備件采購周期長；③液壓系統應對瞬間峰值載荷能力差；④價格高。

（3）火力發電企業的濕式刮板撈渣機設計選用的鏈條、刮板、鏈輪等傳動零部件有足夠富裕的強度，機械的過載保護的必要性不大，電機減速機作撈渣機的驅動裝置可采用鏈傳動、軸裝連軸傳動等形式，同樣可以做到靈活布置等，采用電驅作為撈渣機的驅動裝置利大于弊。

（4）火力發電企業的濕式刮板撈渣機最初都是使用液壓馬達作為驅動裝置，但隨著撈渣機投運時間越來越長，液壓系統出現的問題越來越多，一旦出現問題難以診斷，長時間設備停運，對機組安全可靠性提出較大挑戰；液壓馬達已成為撈渣機能否安全穩定、長周期經濟運行的一大隱患。撈渣機驅動端增加電驅作為備用系統，將大大提高撈渣機系統的可靠性。

2.2 撈渣機鏈條及輪系改造

（1）撈渣機專用模鍛鏈是市場上最新研發的專門應用于撈渣機的模鍛一體成型的耐磨抗拉伸的新式鏈條。模鍛鏈保留了圓環鏈在撈渣機運行時鏈節間的相對運動方式，并針對圓環鏈在撈渣機運行過程中表現出的不足重新進行了設計升級。

（2）撈渣機專用模鍛鏈具有以下優點：①鏈節使用模鍛工藝，一體成型，內外精加工，尺寸得到嚴格控制，每一節鏈條的偏差不得大于0.01%，整體鏈條將不會出現制造偏差累積問題；②鏈節之間采用銷軸連接，鏈板與銷軸之間柱面接觸，接觸面平均受力，不易磨損；③銷軸連接，創新結構，每條鏈節都可方便地拆卸更換。

（3）撈渣機模鍛鏈專用鏈輪相對于圓環鏈凹齒和凸齒鏈輪，解決了跳鏈和脫鏈的問題，可以使鏈條更平穩地運行。槽型導輪導向平面可為模鍛鏈條起到平穩導向作用。

3 改造方案設計安裝

液壓驅動裝置增加一套電動裝置作為備用，原高滲碳圓環鏈改為撈渣機專用模鍛鏈。

3.1 液壓驅動裝置增加一套電動裝置作為備用

（1）保留現液壓馬達及液壓動力站；

（2）增設電機減速機支架1套，1臺減速機置于減速機支架上，減速機支架現場焊于撈渣機頭部殼體上，并進行必要的加固；

（3）備用套筒滾子鏈鏈輪及滾子鏈，鏈輪與拖動軸間采用漲套聯接，安裝簡單、可靠，傳遞扭矩大；

（4）備用一套撈渣機電控系統，采用進口變頻器進行調速；

（5）采用電機減速機驅動后，電機功率為22kW，減速機型號：K187-222，經減速機及鏈輪減速后，額定輸出轉矩為98600Nm，大于原一臺MR1100液壓馬達的額定轉矩（90000Nm）；

（6）撈渣機的液壓馬達驅動裝置將正常使用，新安裝的電驅設備安裝在驅動端鏈條驅動輪的上方平臺，電驅與鏈條的驅動輪將使用滾子鏈條連接進行驅動運行，電驅作為備用期間滾子鏈條暫時不安裝，如果液壓驅動裝置發生故障，暫時無法使用時，首先拆下液壓馬達，然后將滾子鏈條安裝在驅動輪的另一側與電驅相連接，接通電源及控制系統，電驅裝置將啟動運行（圖1）。

圖1 電動驅動裝置布置圖（俯視圖）

改造后預期達到的效果：撈渣機液壓驅動裝置出現異常時，可快速連接電動驅動裝置使撈渣機正常工作。

3.2 原高滲碳圓環鏈改為撈渣機專用模鍛鏈（圖2-6）

圖2 現場實際模鍛鏈刮板撈渣機環保除渣裝置

圖3 撈渣機專用模鍛鏈條

圖4 模鍛鏈面接觸受力

圖5 撈渣機模鍛鏈專用的刮板連接裝置

圖6 撈渣機模鍛鏈專用鏈輪

（1）撈渣機圓環鏈鏈節之間點接觸受力，這種點接觸受力將導致單位面積承受壓力高。模鍛鏈鏈節之間面接觸受力，這種面接觸受力在同等拉力下將大幅降低單位面積所受壓力（圖7、圖8）；

圖7 圓環鏈鏈節之間點接觸受力

圖8 模鍛鏈節之間面接觸受力

（2）撈渣機模鍛鏈鏈節整體滲碳（圖9）。具有高耐磨性能及深度硬化處理的模鍛鏈，采用合金鋼制作，鏈節表面經過整體滲碳及熱處理，滲碳層深度2～2.5mm，鏈節表面硬度達到HV≥750。方形的鏈節截面讓鏈條的抗彎能力大大提高。

圖9 鏈節表面整體滲碳

4 改造后效果分析

原高滲碳圓環鏈改為撈渣機模鍛鏈及其專用輪系、刮板，增加一套電動驅動裝置備用，原液壓驅動裝置及液壓動力系統保持正常工作。

濕式刮板撈渣機在改造前，運行過程中將會出現因液壓馬達老化、兩側鏈條伸長度相差210mm、鏈條跳鏈、爬鏈等缺陷，造成機組限負荷等二類異常事件發生。按每年機組限負荷300MW以下72小時/次核算。機組年平均負荷450MW，則電量損失為：72*150=10800MWh，每度電純利潤為0.05元，將損失利潤:10800MWh*0.05=54萬元/年。投入檢修費用1.5萬元/年。每年可節約利潤55.5萬元。

5 結語

撈渣機高滲碳圓環鏈及其輪系缺陷多，維護工作量大、周期短，改造為撈渣機模鍛鏈及專用鏈輪相對于圓環鏈凹齒和凸齒鏈輪，解決了跳鏈和脫鏈的問題，撈渣機停止運行的情況可以得到有效的控制。液壓系統故障后，異常診斷、檢修周期長，備品備件采購周期長，液壓系統應對瞬間峰值載荷能力差等，以電機減速機的驅動作為液壓驅動的備用系統，大大提高了撈渣機系統的可靠性。高滲碳圓環鏈改造成模鍛鏈既保障了設備可靠性，也保證了機組正常安全經濟運行，不會因撈渣機長時間停運出現降負荷或停爐事件。在將來一段時期內，模鍛鏈的改造及備用電驅的設置將在火電行業得到長足的發展及應用，在其他領域也會得到廣泛的改造應用。