首阳煤矿振动筛结构简化研究

杨军战

（山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司， 山西 高平 048402）

1 工程概况

振动筛使用于首阳煤业地面生产筛分系统，原煤筛分产量为11万t/月，功率90 kW，处理量300 t/h，振动筛主大梁共安装有3部激振器，为一字排列安装，带动筛体振动，从而实现筛分物料，振动筛主大梁尺寸700 mm×730 mm×3 600 mm，重量5 t。在使用过程中，主大梁中部经常被振裂，噪音大，需要经常加固电焊维修，每次维修用工：电焊工2人、检修工4人、电工1人、辅助备料3人，检修2个班时，总共计20工时。用于备料、运料、电焊，安装拆卸防尘罩、调运辅料等工作。每次使用耗费材料：高强度钢板20 mm×500 mm×600 mm钢板8块，506高强焊条4包。振动筛大梁预计每年更换1个。由于振动筛大梁不定期损坏，影响正常生产，并且具有严重的安全隐患，给检修工作增加了较大工作量和困难，为降低振动筛维修频率，对原有设备进行改造处理。

2 故障原因分析

现场对振动筛大梁开裂部位分布进行观察，由于现场振动筛工作时产生大量灰尘，必须进行喷水降尘，振动筛大梁上布满煤泥灰尘，经过清水冲洗，现场工作人员仔细观察发现，振动筛大梁开裂部位主要分布在中间激振器固定底部以及中间激振器固定底部的背部，即在振动筛大梁中部的上下两面。裂纹长度为3～8 cm，数量为8条，其他部位未发现。

现场维修工人对振动筛的使用进行描述，了解和观察振动筛大梁开裂情况：维修工人把振动筛大梁开裂部位，采用高强度钢板20 mm×500 mm×600 mm钢板8块，506高强焊条4包，花费16小时电焊加固后，在使用15天后，振动筛重新出现异常声音，振动筛整机出现异常振动，侧行振动变大，筛分效果变差，整机声音变大。振动筛大梁开裂部位又重新出现。另外检修人员反映，中间激振器固定螺栓时有折断现象。

2.1 异常声音发生原因

当大型振动筛的大梁存在的裂纹慢慢加深时，振动响应信号的特征将有如下几种变化规律：

1）当大型振动筛的粱上出现裂纹时，低频部分对应的频率成分的相关幅值会大大降低。例如在双梁模型的梁上制造一个深度为3 mm的裂纹时，404 Hz和450 Hz处的幅值大约可以下降到无裂纹时的20%左右。

2）随着裂纹深度越来越深，一些频率成分会产生频率不变、幅值减小的现象,到最后甚至出现了消失的现象。

3）随着裂纹数量越来越多，无裂纹时对应的频率成分会发生频率下移,幅值减少的现象，最后，会使得该频率的成分消失。同时还会产生一些无裂纹没有的频率成分,这些增加的频率成分,使得故障更加清晰明了，让故障诊断更具参考价值[1]。

2.2 振动筛运行异常的表现及原因

1）扭振。扭振对振动筛危害最为严重。激振器的转动齿轮出现打齿或传动齿轮与传动轴间键连接出现“滚键”等情况，偏心块合力方向出现夹角，从而发生扭振。双激振器因为通过的转动轴连接不当，如蛇形簧或法兰盘连接位置不正确或其中某一激振器故障，都会产生上述扭振现象，而激振器故障又通常是因为装配及润滑不当造成的。

2）弹簧失效。弹簧失效表现为不同位置的支撑弹簧刚度相差悬殊或发生断裂。原因基本上为使用寿命达到极限且未能及时更换;工作环境积煤积尘或卡有异物;支撑座不水平或各分布点高度不一致;上下支撑位置不对中;不同厂家不同规格产品混用;阻尼簧的压盖受力不均匀等。

3）与固定物发生碰击。振动筛运动部分与下溜槽、来料斗、防尘罩等固定物间隙过小或卡阻异物，筛机使用过程中，过分追求防尘防跑粗防洒煤等效果，盲目增加一些附件或单纯的缩小振动部和固定设施间的距离使参振质量在某点突变，都会造成不当的后果。

4）偏载。给料方向存在问题导致给料不匀。

5）长期筛分效果不佳，由于物料及筛板等原因造成的筛面堵塞等。

6）筛板固定不牢或有破损产生二次振动，增加冲击载荷。

7）转动部位与运动体对中偏差太大，其中以万向联轴节表现最为严重。

由于振动筛在使用过程中各种运行异常往往同时发生，几种异常现象叠加严重导致筛机结构的破坏，如横梁、纵梁、激振梁、侧帮等部件出现疲劳裂纹乃至最终断裂。在实际工作中，筛机结构受到破坏的多为横梁中间段、两侧板及激振梁翼板连接段等受力突出部位[2]。

组织人员分析振动筛大梁开裂原因：振动筛大梁中部激振器冲击而造成。

3 振动筛技术改造方案与实施效果

3.1 技术改造方案

1）结合首阳煤业实际生产任务筛分量情况，在保证原振动筛生产性能参数不变的前提下，通过对大梁进行加固，并拆除大梁中部激振器，减少了对大梁的振动冲击性，确保振动筛大梁使用。

2）两侧减振器采用万向联轴器连接，简化了设备结构，减少维修量。

3）对两侧激振器增加配重，并调整同步平衡，避免扭振、乱振现象，使整个振动筛面振动一致。

4）通过支腿相互连接、加固工作，增加了整机稳定性和平衡性。

5）更换振动筛全部支撑弹簧，保证支撑平衡。

3.2 实施效果

技术改造后如图1所示，通过技术改造，首阳煤业振动筛开焊故障消失，通过简化与优化振动筛结构，维修作业大幅减少，降低了维修人员劳动强度，确保了施工人员安全系数，并预计每年节约维修资金10万元（包括人工费用、材料费用）。另外可额外增加6个生产日，增加原煤产量2万t左右。振动筛在使用一年后，未发生大梁开焊事故。

图1 振动筛改造后效果

4 结论

首阳煤矿经过简化振动筛主体结构，降低了振动筛维修频率和噪音，既维持了设备性能，又保证了煤矿正常生产日产量，并进一步提升了维修作业安全系数。