提高風扇式磨煤機易磨損件(jiàn)壽命的探討

2014-08-15

崔明一 端木昭勇 鄂登榮
(華能伊敏發電廠)
  摘(zhāi) 要:應用引進的風扇式磨煤機,打(dǎ)擊輪的各部件廈輪(lún)轂上的部(bù)分(fèn)易磨損部件,應用中局部發生磨損嚴重,使用壽(shòu)命短,磨煤出力下降的現象影響機組發電,而且維修工(gōng)作量大,費用高。經觀察分析找出原因,采取可行的先進技木進行改造。使存在問題得到了解決,確保了機組安全,經棄運行。
  關鍵詞:風扇式磨煤機(jī);易磨(mó)損件(jiàn);耐磨;提高壽命;探討
  1 概(gài)述
  伊敏發電廠兩(liǎng)台500MW機組,全套設備均由俄羅斯進口,鍋爐製粉設備配的是MB3400/900/490型風扇式磨煤機,每台爐裝8台。風扇磨煤機是用於火電廠中(zhōng)為(wéi)燃煤鍋爐提供燃料的製粉設各,集幹燥、製粉、輸粉(fěn)於(yú)一身,在燃煤電廠製(zhì)粉係統(tǒng)中是新型的磨煤機,其特點是效率高,耗能低,適合於以(yǐ)褐(hè)煤(méi)為燃料的鍋爐(lú)。1#、2#機分別於1998年11月、1999年9月投產,到現在分別累計運行24000H、24100H。前蘇聯共同體(tǐ)的工業實力強大,將德國的風扇式磨煤機技術進行了改造(zào),打擊輪的(de)主要易磨損件打擊板,由原(yuán)設SGMNl2改為在高韌性母材(cái)上,堆焊硬質合金耐磨層做工作麵的堆焊複合打擊板(bǎn),其幾何尺(chǐ)寸比原設計減薄了(le)二分之一左右,其重量下(xià)降了50%左右,這就使打擊輪的轉動慣量大大地降低。則打擊輪的前後輪盤及連接梁等承(chéng)力部件,在(zài)保證原設計安全係數不變的條件下,其幾何尺寸均可以減(jiǎn)少,故將原打擊(jī)輪技(jì)術變成了輕型結構,比原打擊輪重量下降了30%左右,這一技術收到了節省鋼材、降低(dī)磨煤機電耗、提高電機的使用壽(shòu)命等經濟效益。另外把風扇式磨煤機的出入口管道截麵積增大5-6倍,降低風煙、風粉混合物的通流阻力(lì),比原型號為3400的風扇磨煤機的通風量增大一倍,由12500m3/h提高到25000m3/h,所以降低(dī)抽熱爐煙的溫度(dù),又能確保幹燥(zào)出力。
  我(wǒ)廠燃用伊敏露天礦年輕的褐煤,其磨損指數<1,則相對風扇式磨煤機的主要易磨損件——打擊板、護鉤、護甲等磨損較大;為降低費(fèi)用,增加(jiā)經濟(jì)效益,提高上述易磨損件的利用率(lǜ),我們(men)對磨損嚴重的部件仔細觀察,認真(zhēn)研(yán)討分析。采取合理的(de)新技術措施,對存(cún)在問題的部位進行(háng)一係列改造,收到磨損減緩,使用壽命提高,磨煤機滿出力時間延長,降低維修費用,減輕了設各維修的勞動強度,穩定機組安全、經濟運行。
  2 主要易磨損件的磨(mó)損情況及(jí)原因分析
  2.1 葉輪是(shì)風扇磨煤機的主要裝配件,固定於軸承箱的懸臂端。它是(shì)由前(qián)盤、後盤、連接梁、打擊板等件組(zǔ)成,其結構類似於(yú)風機(jī)的葉輪,打擊板相當於葉片,後盤是葉輪的重要支撐件,通過後盤(pán)上的錐(zhuī)孔與軸承箱主軸配合。我(wǒ)廠風扇磨煤機型號為MB-3400/900/490,葉輪直徑為Ø3400mm,打(dǎ)擊板有效寬度為900mm,轉速為495r/min。
  後盤是葉輪的重要支撐件,直徑為Ø3400mm的大型鑄(zhù)鋼(gāng)件,材質為17CrMo55,鑄造工(gōng)藝十分複雜,在(zài)大型車床上加(jiā)工而成,其造價昂貴。由(yóu)於設(shè)計原因,後(hòu)盤中央Ø2400mm的部位裸露,葉輪高速旋轉,原煤自入口管道標高28m落下,介質溫(wēn)度近500℃的風粉混合物以速(sù)度為7m/s直接撞擊衝刷葉輪(lún)後盤裸露部位,在Ø1600-Ø2400mm的區域造成嚴重的磨損,僅二個周期(約6000小時)下來,磨出不規則的溝槽,寬為150mm-240mm,Z深為25mm-30mm,若再繼續(xù)運轉,便有葉輪斷裂的危險。此時便采取補焊的方法,對(duì)葉輪後盤Ø1600mm-Ø2400mm的區域進行大麵積的補焊,因工件巨大,不能進行焊後熱處理,補焊區域的(de)組織不能得到細化,焊接應力不能消除,焊後缺陷增多,嚴重時葉輪報廢,嚴重(chóng)影響了葉輪的正常使用。
  我廠(chǎng)風扇磨煤機自投入運行以來,葉(yè)輪後盤磨損比較嚴重,直接(jiē)影響葉(yè)輪的使用壽(shòu)命,雖然經過對葉輪磨損處進行焊補,但焊補兩次後不能(néng)再進行補焊(hàn),隻能將葉輪報廢。我廠2台爐16台磨煤機(jī),俄羅斯供17套葉(yè)輪,因後盤磨損嚴重,均補焊2次,已有(yǒu)6套葉輪(lún)因內部缺陷嚴重而報廢,其餘11套葉輪也均有不同程度的缺陷,運行時問Z短的僅為10000小時,還不足正常(cháng)壽命的50%,1套葉輪國內(nèi)定(dìng)價為35萬元,僅1個(gè)葉輪後(hòu)盤也為18萬元,若不采取措施進行技術改進,勢必會造成巨大的(de)資(zī)金浪費。
  2.2 打擊輪前輪盤的外緣,隨著設備運行的時問增(zēng)加,磨損的程度逐漸加重,當累計運行8000-10000小時時,徑向磨損10mm左右(yòu),由於這一動靜通流間隙增大後,加之前盤外(wài)側設有防磨背筋,形成(chéng)正壓,則造成大量(liàng)的風粉混合物在其形(xíng)成內循環,不僅降低磨煤機出力,大量的流動的煤粉硬質點,加速磨損運動中的前盤外圓部位,同時外圓軸向磨損為8mm-10mm,範圍在外圓100mm左右(yòu)。
  2.3 打擊輪主要易磨損件打擊板,為高韌性(xìng)鋼材堆焊硬貨合金耐磨層做工作麵。隨機(jī)組供貨在裝的打擊板使用壽命長的(de)達4000H左右,但(dàn)隨(suí)機組供貨5年期備件的打擊板的使用(yòng)壽命(mìng)平均為2200H左右。通過(guò)對設備運行磨損情況觀察分析確認,打擊板(bǎn)磨損不均(jun1),靠後盤側(cè)150mm-300mm部位磨損嚴重,當磨(mó)損接近連接粱時,整套打擊板報廢,這是使用壽命(mìng)短其中的(de)一(yī)個主要原(yuán)因(yīn)。造成(chéng)局部磨損嚴重的主要原因,均(jun1)煤盤不能把進入磨(mó)煤機內的原煤均勻分散(sàn)到打擊板的工作麵上,出現局(jú)部煤流集中的部位,則磨損就快。其次影響打擊板使用壽命低的原因(yīn)是堆焊硬(yìng)質合金層工藝問題(tí),堆焊(hàn)層在運(yùn)行中局部脫落(luò)或大麵積脫落,以及堆焊(hàn)層硬度低、不(bú)耐磨等。
  3 防磨機理
  3.1 改變結構,防止煤(méi)粉直接衝刷葉輪,形成渦(wō)流磨損。
  3.2 增強葉輪及各個耐磨部件(jiàn)材質硬度及耐磨性(xìng)。
  3.3 縮小各部間隙,增強密封風強度,抑製內部再循環,減(jiǎn)少二次(cì)磨損。
  3.4 提高金屬的有效利用率。
  4 采取防磨技術(shù)措施及效(xiào)果
  4.1 為此,自2002年(nián)起,在我廠防磨小(xiǎo)組的領導下,針對磨煤機(jī)葉輪後盤磨損問題,經過逐(zhú)步的探索和實踐,已基本完成葉輪的防磨工作,采取的步驟及方法如下所(suǒ)述:在大門上加(jiā)裝原煤均流罩(見(jiàn)附圖1),其形狀如大(dà)鍋(guō)固定在大門上,扣在打擊輪後輪盤輪轂(gū)上,直徑Ø2200MM,當(dāng)大門(mén)關上時(shí)原煤均(jun1)流罩距打擊輪後盤輪轂25mm±3mm,即(jí)不影響通風量,又能(néng)保護後輪盤輪(lún)轂(gū)防磨損問題(tí)。該均流罩上設有原煤導流板,能將軸向進入磨煤機的(de)原煤,均勻地擴散到打擊板的(de)工作麵上,從而解決了原(yuán)設(shè)計(jì)的均煤盤不能均勻的將原(yuán)煤(méi)分散到打擊板工作麵上,造成局部磨損嚴重,使用壽命短的問題。
  4.2 因葉(yè)輪在(zài)高速旋轉,而均流罩則靜止固定在磨煤機大門上,均(jun1)流罩(zhào)與葉輪(lún)Z小間隙在40-50mm,葉輪旋轉時,在葉輪中央為負壓區,煤(méi)粉通過均流罩與葉輪間隙漏入後盤,在渦旋氣流(liú)的(de)作用下,衝刷葉(yè)輪後盤,在葉輪後盤接近均流罩的部位有局部嚴(yán)重磨損的現象,其危害(hài)也同樣嚴重。
  為此,在葉輪後盤上(shàng)加裝盆形的均煤罩(見附圖2所示),改變渦(wō)旋氣流的方向,阻止煤粉進入均流罩與後盤之間。經過運行試驗,對均煤盤也進行了進一步的改進,為減輕均煤(méi)盤的磨損,在均煤盤散(sàn)簷上焊一層耐磨層,延長均煤盤的壽命(mìng);為解決均煤盤下後盤磨損,將磨(mó)損(sǔn)部位用鋼板遮蓋,在均煤盤上麵及下(xià)麵沿周向焊若(ruò)幹塊鋼板,在葉輪旋轉是形成正壓(yā),阻止煤粉進入後衝刷葉輪,從(cóng)而更有效的起到保護葉輪的(de)作(zuò)用(yòng)。
  4.3 葉輪(lún)前盤外圓磨損後直徑變小,采取將(jiāng)磨損的葉輪裝卡在立(lì)車(chē)上後,把前盤(pán)車削後焊加工的鋼圈,然後在立車上切削至設計尺寸的辦法。保證了葉輪前盤與前擋粉圈的間隙,提高磨煤機的有效出力。
  4.4 改(gǎi)造風扇磨煤機密封管道,原設風扇式磨煤機前、後(hòu)輪盤的密封(fēng)風,是由一根(gēn)管供給,由於風扇式磨煤機,後盤(pán)側的負壓大,密封風則進入後盤(pán)側(cè)的風量(liàng)大(dà),形成通過前後輪盤(pán)外圓與對應護板間的風粉混合物循環量增加,從而加速(sù)對前後輪盤的外(wài)圓磨損問題,同時機內(nèi)內循環風量加大,又造成風(fēng)扇式磨煤機(jī)的出力下降。改前盤側的密封(fēng)風,由爐二次風道引入,原(yuán)密封風管道專供後盤側,這(zhè)樣將前後輪盤的密封風分開,能減少輪盤外(wài)圓與(yǔ)對(duì)應襯板間的風粉循環量,便減少了輪盤外圓的(de)徑向磨損,提高其使用壽命,又(yòu)能確保機組長時問在滿出力下運行。
  4.5 選擇耐磨壽命長的(de)打擊板。德國原技術打擊板為SGMNl2,這一配件國產化轉化為ZGMn13,高(gāo)韌性高錳鋼。電力部在20世紀80-90年代(dài)組織鋼鐵專家(jiā)、各(gè)學府材料力學教授及風扇磨用戶召開會議,三位一體研究探討打(dǎ)擊板的磨損機理,得(dé)出的結論是衝刷、犁削、鑿(záo)削(xuē)等綜(zōng)合(hé)性磨損,在其運行工況下構不成對ZGMn13加工硬化條件(jiàn),故(gù)隻是利用它的抗衝擊的高韌性,所以用該材(cái)質做風扇式磨煤機打擊板是高材劣用,將由新材質所代替,90年代末我國研究的堆焊複合打擊板,這一新技術的出現正是前人所(suǒ)預料到(dào)的(de)。
  我廠從俄(é)羅斯進口的風扇式磨煤機打擊板屬於新技術堆焊(hàn)複合打擊板(bǎn),經研討及實際應用(yòng)得出結論,複合打擊板用材必須確(què)保有足夠的韌性,耐磨層(céng)具備(bèi)高硬度,按這(zhè)一結論,對這一配件(jiàn)國產(chǎn)化,選幾個生產廠家,堆焊不同(tóng)硬質合金耐磨層的堆焊複合打擊板,分別裝機進行耐磨(mó)試驗研究,選擇(zé)壽命能達到(dào)整機各易損件匹配的產品,達到機組安全、穩定經濟運行的目的,同時又能減(jiǎn)少維修(xiū)工作量及維修費用。
  葉輪(lún)打擊板在運行中,出現內打擊板靠近後盤的部位局部磨損嚴重的問題(tí),影響打擊板的使(shǐ)用周期,使打擊板的壽命縮短約1/10以上。經過(guò)分析,由於原煤進入磨煤機大門後,沿斜坡滑入(rù)葉輪內,其落點集(jí)中在(zài)靠近葉輪後盤處,使內打擊板靠近後盤的部位局部磨損嚴重。為解決這一問題,在加裝(zhuāng)的(de)均流罩上,依次(cì)加裝兩塊(kuài)擋煤板,使原煤打到擋煤板上後,改變方向,較均勻的落在(zài)打擊板的全長段上,使打擊板磨損均(jun1)勻。經過一段時間運行(háng),將擋(dǎng)煤板的位置幾經調整,固定在(zài)Z佳位(wèi)置,使(shǐ)打擊(jī)板的磨損均勻,達到Z佳狀況。
  4.6 對已磨(mó)損的部件進行修補,打(dǎ)擊輪輪盤外圓,磨損(sǔn)部位貼外圈修複達原設計幾何尺寸,輪盤外圓對應襯板磨損超標(biāo)的進行更換,確(què)保打擊輪外圓的動靜間(jiān)隙(xì)為16+1mm的原設計技術尺寸。及時(shí)更換護鉤確保與(yǔ)打擊輪外圓間的動靜間隙為25mm-30mm。對於(yú)後輪盤外圓(yuán)對(duì)應的(de)固定襯板磨損超標更(gèng)換困難的,按(àn)被(bèi)磨損的(de)形狀補焊上鋼板(bǎn),確保達到原幾何尺寸等。通過努力控製機組(zǔ)動靜(jìng)間隙的(de)技術指標不變,能大大地減少風粉在機內循(xún)環(huán)量,能較長時間確(què)保其滿出力運行。
  4.7 對已磨損嚴重的後輪盤輪轂Ø1600-Ø2400mm部(bù)位,進行(háng)大麵積堆焊修補,由於堆焊工(gōng)作受到現場的條件限製,造成後輪(lún)盤有一定的變形量,運行中產生軸向(xiàng)竄動。從上述情況看今後輪盤大麵積堆焊,是應繼續研討(tǎo)的課題。
  4.8 經技術(shù)改造的部件(jiàn)均提高使用壽命(見附表1)。
  5 結(jié)論
  對在裝的高速(sù)風扇(shàn)式磨煤機,雖然設備(bèi)大小,結構及生產廠家有所不同,同時磨製原煤的磨損指數大(dà)小(xiǎo),又有(yǒu)很大的差異,故易(yì)磨損件的使用壽命也(yě)相差很(hěn)大,均可對磨損較快部件(jiàn)、仔細認真觀察,不斷地探討分析,找(zhǎo)出原因(yīn)所在,采取相應的技術措施,改變其幾何形(xíng)狀,應用表麵堆焊或噴(pēn)塗硬麵焊材處理技術。進行(háng)更新改造,一定能使原設備更上一層樓,保證機組安全(quán)穩定(dìng)運行。

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