MPS190HP－Ⅱ型中速磨煤机加载架支架技术改造

龙玉山

（大唐长春第三热电厂，长春 130103）

磨煤机是火力发电厂重要的辅助设备，其运行正常与否直接影响锅炉燃烧稳定性及机组的安全运行。大唐长春第三热厂1号机组投入运行以来，磨煤机因内部进入异物或负荷波动较大，振动剧烈，使磨煤机加载架支架与定心支架损坏，引起磨辊剧烈摆动、磨盘瓦损坏，等重大事故，降低设备连续运行时间，因此，对磨煤机载架支架进行了技术改造。

1 设备概况及原支架特点

1.1 设备概况

大唐长春第三热厂一期工程安装2台350 MW汽轮发电机组，锅炉为HG－1165/17.5－HM3型亚临界锅炉，并采用正压直吹式制粉系统，每台锅炉配备6台MPS190HP－Ⅱ型中速磨煤机，磨煤机采用液压加载方式，配备静态SLK355分离器。自投运以来，磨煤机负荷适应性高，但因异物影响及基建安装误差等原因常造成磨煤机加载架支架与定心支架损坏。尤其在供暖期间，由于机组负荷率偏高，事故频繁发生，先后多次发生加载架支架碎裂、定心支架销轴焊缝开裂、磨辊支架单侧脱落等事故，对机组的安全运行造成严重影响，因此必须对原支架进行改造。

1.2 原部件装配方式

加载架支架与定心支架之间通过销柱连接成一对摆动副，构成了磨辊支架摆动轴线方向的约束。当磨煤机出力变化或液压加载力波动以及设备启停过程中，磨辊连同辊支架将以销轴为中心发生摆动，从而调节设备出力和稳定性，加载架支架通过弹性销和螺栓以及垫片固定在珠架上，加载架支架结构见图1（图中单位为mm，图2相同）。在磨煤机运行过程中，在磨盘顺时针的驱动力作用下，磨辊支架会沿着加载架轴向窜动，对加载架支架造成冲击，使弹性柱销和连接螺栓弯曲变形甚至发生断裂，构成加载架支架的第一类断裂破坏。

图1 原加载架支架

2 改造措施

在设备振动明显超出设计值的情况下，原有装置的珠架与加载架支架之间的弹性柱销－螺栓连接方式强度已显不足，故将原有刚度较低的弹性柱销取消而增大连接螺栓的强度，螺栓由原有的M15增大到M20，在同等载荷作用下提高了系统安全系数；螺栓数量也由原来的2根增加到3根，并且3根螺栓布置在一个平面上，而非原有的线型布置，增加了系统抗轴窜冲击力矩的能力。原有的螺栓变为螺柱，螺柱与加载架支架平面采用焊接工艺，大大提高了连接强度和刚度，同时避免了原有装置螺栓松脱的可能性。根据连接件的要求，改变原有的加载架支架尺寸，三根螺柱布置为“品”字型，对原有的珠架进行扩孔处理，改造后的加载架支架结构见图2。

图2 改造后的架载架支架

改变珠架与加载架支架连接方式，虽然消除原有装置的动态韧性，但明显降低了摆动副吸收冲击载荷的能力，通过对原有定心支架销轴的改进解决了该矛盾。由于在磨辊的升降过程中，磨辊的重力由摆调节承担，定心支架销轴承力很小，故可以改变原有的焊接方式为组合止动板装配。磨辊安装时，为将此销轴穿入改造后的加载架支架与改造后的定心支架孔中，并将止动板插入销轴上的定位槽中，用螺栓将止动板固定在加载架支架上。这种装配方式将原有的刚性连接改为相对活动量较大的“软”连接，以此克服连接螺栓承受冲击载荷能力较弱及螺栓连接的不足，对吸收系统振动起到了较为重要的作用。

3 强度校核

由于第一类破坏发生的概率显著高于第二类，只对焊接螺柱的受力情况进行分析。当液压加载时，此处将受到加载力F的剪切作用，螺栓还会受到当量冲击力矩Me的作用，磨辊转动惯量很大，而每次冲击作用时间又很短，因此其冲击力非常大，所以Me是强度校核的主要参数。这2个力同时作用加载架支架受力最大，此时3个连接螺栓载荷最大。改进方案中a端为新型加载架支架与螺栓的焊接端，由于a到A－A面段插入定心支架铰孔中，二者采用过渡配合，当剪力F很小时，冲击力对焊缝a面之矩将使螺柱与加载架支架构成一体而发生向外侧的弯曲变形，除焊缝a处以外，铰孔与螺柱接触的柱面上二者的相互作用力很小，故可近似视之为固定端为a的悬臂梁。因此螺柱的危险截面为珠架与加载架支架的接合处，对A－A面受力分析见图3，螺柱的挠曲方程如下［1］。

当螺柱只受加载力F作用时：

当螺柱只受当量冲击力矩Me作用时：

当螺柱受加载力F与当量冲击力矩Me二者同时作用时：

式中，E为螺柱的弹性模量；I为螺柱截面贯矩；l为螺柱的总长度与其头部螺纹旋合长度之差；x为研究对象截面对a端的水平距离，为39mm。

根据上述各参数可以计算出该螺柱的挠度和形变量，根据其材料的伸缩率和形变率对其进行校核。当计算形变量小于许用形变量时，说明其强度符合设计要求。根据螺栓的数量和直径，改造后螺栓强度远大于原设计强度。

图3 螺柱受力分析

4 结束语

1号炉A 磨煤机加载架支架改造后，设备运行稳定，虽多次发生异物进入磨煤机内部并伴以多次变出力运行工况，但连续运行2 500h 后未发现加载架支架发生重大损坏，仅发生部分焊缝开裂等问题，经及时补焊后即可消除缺陷，而改造前设备平均连续运行时间不足800h。观察期内，此项改造未引起其他部件出现问题。设备抗振动冲击的能力明显加强，连续运行时间得到显著提升，1号炉A 磨煤机加载架支架改造后年增加经济效益15万元。

［1］ 单辉祖，谢传锋.工程力学［M］.北京：高等教育出版社，2002.