电站钢球磨煤机故障分析及治理

代志刚郑州新力电力有限公司，河南郑州 450000

1 设备概况

郑州新力电力有限公司3台锅炉均为武汉锅炉厂生产的WGZ670/13.7-2型煤粉炉，额定蒸发量为670t/h。该型锅炉制粉系统采用DTM320/470简式钢球磨煤机（下称球磨机），每台炉配有4台球磨机，为单机驱动。它由前后进出料管、转动部、主轴承、传动部、减速机、大小齿轮、电动机等部分组成。其中转动部是一个直径为3.2m，长4.7m钢板卷成的大圆筒，筒内壁装有波浪形硬质合金钢瓦衬板，钢板筒身和衬板间为一层绝缘石棉垫，以防筒内散热并缓冲钢球对筒体的冲击。筒内总容积20～30%装有作为研磨介质的耐磨钢球。圆筒转速为18.51转/min。筒体两端为两个端盖，端盖外侧和空心轴连成一体，轴颈置于主轴承上，两个空心轴颈端部各穿入一个被称为进料斗的弯管，其中一个是原煤及干燥介质的进口，另一个为气粉混合物出口。转筒一端外面装有一个大牙轮，通过小牙轮、减速机、电动机带动筒体转动。当转筒被电动机带动时，筒内钢球被带起，升到一定高度后落下，借钢球下落撞击和滚动的研挤作用将筒内煤磨制成粉。在负压抽吸下，磨好的煤粉被送入煤粉仓中。

2 故障情况

球磨机自投产以来，由于其故障频发，一直制约着锅炉的安全经济运行，总结归纳出现过的各类故障，主要有以下几种情形：

1）滑动轴承（俗称大瓦）烧损，在2004年前，12台球磨机平均每年达现两次之多。

2）球磨机筒体和进出口端面钢衬瓦固定螺栓断裂脱落，造成筒体漏粉现象，严重影响设备的正常运行，几乎每天都有螺栓断脱情况的发生。

3）传动机构的振动问题是球磨机故障的主要形式。一旦振动异常就会损坏设备，如传动机构中的联轴器棒销破碎，联轴器外套断裂，小齿轮轴承座底脚螺栓拉断等严重后果。

3 故障分析

3.1 大瓦烧损问题的原因分析

由于球磨机转速较低、自重较大，一般选用承载力大制造方便的双油楔椭圆滑动轴承，这种动压滑动轴承就是通过润滑油和空心轴一起运动产生液体动压再转化为液体静压进而形成油膜来工作的，此油膜一旦遭到破坏，大瓦就会出现烧损现象。

1）大瓦淋油中断或淋油管的堵塞，致使空心轴颈表面因无润滑油无法形成油膜而与乌金瓦表面干磨，会造成大瓦发热烧损；

2）大瓦油封及其压板密封不严出现渗漏油，会造成承载油膜遭到破坏而使大瓦烧损。

3.2 衬瓦螺栓断脱问题的原因分析

1）衬瓦材料硬度不足HRc42，抗磨性能低，材料膨胀系数大，在运行中长期受到钢球的碰撞，会延伸、隆起，到了后期就发生变形，进而拉断固紧螺栓。

2）衬板安装尺寸与设备尺寸不符，造成拧紧器安装不到位。衬板安装后未进行复紧，与筒壁留有的间隙，极易使衬瓦隆起和螺栓松脱。

3）螺栓热处理不佳强度低，螺纹加工工艺质量有缺陷，车削量偏大。而且，作业中人员习惯于用自制的加长套管扳手或采用人力大锤、死板手的作业方式对螺栓进行紧定，未使用专用扭矩把手，力矩不知也不恒定。未能拧紧的螺母极易松脱。

4）工艺中突出的问题是衬瓦板面下铺设的隔热密封材料使用不正确，以往一般所选用的石棉板板材，在实际运转中因碰撞很容易粉碎，造成螺栓紧力消失。也会使螺栓松脱。

5）机械构件老化且易磨损，现场环境噪音大、粉尘多、温度高、环境条件差，严重影响到了检修人员工作的效果。

3.3 振动问题的原因分析

1）设备系统方面的原因，包括设备部件和设备系统的结构两方面。

（1）设备部件主要指转子不平衡。钢球磨主要是靠齿轮传递机械能的。齿轮制造精度，齿面材质的均匀处理，对齿面良好的啮合性能起着关键作用。低速转动的大牙轮因其直径大，重量重，无法有做动静平衡的条件，其转子平衡状况主要是依靠制造误差来控制。减速机人字齿一般也没有进行动平衡的条件，均是通过静平衡来控制转子的平衡性。齿轮啮合性差，转子动不平衡是产生传动机构振动主要因素之一。

（2）设备系统的结构方面。具体结构上钢球磨是靠不同面的三条直线逐级减速来传递动力的，即电动机到减速机，减速机到传动小齿轮，传动小齿轮到大齿轮，大齿轮到筒体。而筒体转动中心同轴承座的中心位置是由主轴承衬球面在轴座中心销子定位下自由调节的。只要三条直线中二条直线不平衡，在减速传递中必然存在着分力，产生振动，不平行夹角越大，激振分力就越大，振动也就愈强。转动体的水平度，转子的中心度，啮合面的接触度，齿间的间隙差等均是造成转动体异常振动的直接因素。

2）安装方面的原因。经检修测量，设计安装时的大牙轮经向跳动度1.9mm，轴向跳动度4.8mm，均大于允许的最大幌度要求，这就使得大牙轮成为产生振动的主要来源之一。

3）检修维护方面的原因。由于螺栓的松脱，尤其是靠近大齿轮的前端部分和进口端面螺栓断裂，大量的泄漏煤粉往往随着转动甩向大小齿轮的间隙，进而使大小齿轮运转中相互挤压，就会产生强烈的振动现象。

在实际的维护工作中，消除设备振动不及时，齿间煤粉没有彻底清除，通常是用机油冲淋几次，再浇注热沥青油以润滑齿轮间啮合面。这样做使得齿间煤粉越积越多，加上漏粉现象的经常性，也导致了大小齿轮齿顶产生巨大的挤压作用力，使筒体转动中心线慢慢地偏向一侧运行，这样小齿轮轴承座螺栓容易被振断，联轴器销子会经常断裂。

4 改进措施和综合治理

4.1 针对大瓦烧损故障的治理

1）加装断油保护装置。通过DCS自动控制大瓦淋油量减小或淋油中断时的报警和停止球磨机运行，并实现联锁保护功能，有效地断绝了因无淋油而出现的烧瓦事故的发生。

2）大瓦油封及其压板均采用先进的特种石墨复合材料配制，这种材料自润滑效果优良，与轴颈磨损时不伤及轴颈表面，油封间隙的调整均是进行现场配制和就地安装，密封效果特佳，能有效地确保油楔内油膜的生成，避免因漏油而破坏油膜的良好作用。

4.2 针对衬瓦螺栓断脱故障的治理

1）改换衬板材料，提高耐磨性。选用双金属中铬合金材料衬板置换原GZMn13衬板，这样可使衬板使用寿命增长70%，同时降低固定器、拧紧器厚度，缩小衬板尺寸，改进楔块形式；

2）改换螺栓材料和形式。用25GrMo合金材料代替#45钢，并将原方形锥尾改为椭圆形锥尾，使受力面扩大；

3）选用高强度蝶簧、填料平垫圈的新材料，安装后采用进行2、3次复紧的新工艺。用毛毡垫代替石棉板垫，螺栓孔用小于螺栓直径2mm的冲头进行冲制，利用毛毡自身特点形成第一道漏粉源密封。同时，在外部端面配加填料平垫圈和高强蝶簧片，阻止螺栓松懈。

4.3 针对振动故障的治理

1）处理小齿轮基础台板。将小齿轮基础台板二次灌浆全部凿掉，基础台板位置重新找正安装。小齿轮、减速机基础螺栓重新焊接，固定螺栓全部重新埋设定位。调整一、二级传动件的中心位置，消除疲劳应力的影响。

2）筒体衬瓦材质和螺栓材质和检修工艺的改进，彻底消除了筒体漏粉和螺栓断裂松动的现象，减小振动产生的外来因素。

3）更换大齿轮，重新浇注主轴钨金瓦，调整找正筒体水平度，同其它传动件的平行度，大齿轮径向轴向跳动度，尽可能使其误差达到最小值。全部重新调整并且设定各齿轮啮合面间隙和偏差，找正所有连接件的中心度，尽可能使三条直线平行，并使各滑动体，连接件中心在一条直线上。将安装产生的振动程度降到最低点。

4）增加科技投入，改善和提高工作环境、检修质量。加装大齿轮自动喷油装置，使大齿轮润滑状况得到明显改善；加装筒体的隔音装置使噪音振动频频率明显降低；加装盘车装置，提高检修效率和质量，消除引起振动的间接因素。

5 治理效果

经过综合治理，在检修工作中对各项改进措施进行了认真的落实，取得了非常好的效果，到目前大瓦再未出现烧损故障。据统计，12台磨由2004年度缺陷2 688个条下降到2008年度的235条，其中螺栓断漏现象大大减少，螺栓断脱的缺陷发生率已由过去占总缺陷条数的23.7%，降至0.44%，并连续保持并呈下降趣势。据初步估算，经济效益相当显著，制粉系统出力和增发电量明显提高，而电耗、检修工时、材料消耗大幅度下降，据职业预防中心检测噪声下降了6～12dB。由于球磨机的正常稳定运行，也使低负荷时节约了大量燃油。

6 结论

长期以来球磨机的故障率较高，对机组安全高效运行影响很大，根据引起故障的各种原因制定了相应的处理措施。经过一个轮回的综合治理，治理效果良好，设备故障明显减少，振动现象明显减弱。近4、5年来，设备运行非常稳定，除正常的维护工作，缺陷很少，基本上断绝了漏油漏粉大瓦烧损现象。确保了钢球磨整体设备的安全稳定运行并取得了良好的经济效益。

[1]杨朝辉.钢球磨煤机故障分析和解决方法.制冷空调与电力机械,2006,27(5):84-86.