TH型斗式提升机链钩断裂故障原因分析及改造措施

白保生，陈 虹

(云南云天化红磷化工有限公司 云南开远 661600)

斗式提升机为垂直输送设备，种类较多，但其工作程序均为料斗把物料从底部储槽中舀起，随着输送带或链条提升至顶部，绕过顶轮后向下翻转，料斗将物料倾入接收槽内。斗式提升机具有结构简单、占地面积小、输送效率高、操作维护方便等优点，在化工、矿山、冶炼等各行业已得到广泛应用。常用的斗式提升机主要分为TD、D、HL、TH、NE型等系列，以云南云天化红磷化工有限公司(以下简称云南红磷化工公司)使用较为普遍的TH型斗式提升机为例，虽然设备在输送颗粒、粉状固体物料等方面具有工作效率较高、工作性能优良及操作维护方便等优点，但其链钩断裂故障频繁发生，常影响设备的持续安全稳定运行。斗式提升机的链钩断裂后若发现不及时，会造成链条、料斗整体掉落，抢修工作比较困难，容易造成较大的经济损失。云南红磷化工公司180 kt/a磷酸铵装置返料斗式提升机的型号为TH400型，据统计，新换的链钩使用2个月后即开始出现断裂现象，因此每天都要安排人员巡检斗式提升机。虽然采取反复更换链钩材质、调整淬火工艺等措施，但均未从根本上解决问题，链钩的断裂已成为影响装置长周期运行的重要因素之一。

1 链钩受力分析与失效形式

链钩是斗式提升机提升链与料斗的连接件，同时也是提升链上的承载环，其设计尺寸见图1。

图1 链钩设计尺寸

链钩工作时承受循环荷载作用，且随提升高度增加其所承受的荷载逐步递增，见图2和图3。

1.圆环链 2.链钩 3.锁紧螺母 4.料斗图2 链钩受力示意

1.上链轮 2.链钩 3.料斗 4.圆环链图3 斗式提升机运行示意

圆环链与链钩组成受力部件，在斗提机上下链轮间循环运行[1]，链钩处于下链轮B点时受力最小；链钩刚接触上链轮A点时，链钩与链轮产生冲击，受力最大。受力部件长期在上下垂直拉应力交替变化、链钩与链轮的冲击力等外力的影响下，链钩的薄弱部位易发生脆性断裂破坏，如图4所示。当拉应力(f)大于链钩材料的疲劳极限时，应力集中区域就发生疲劳断裂。理论上链钩与料斗依靠螺母拧紧装配后，链钩的开口就形成闭环，消除了链钩因受交变应力的影响而发生的破坏。但在实际运行过程中，往往存在许多突发因素的影响，如锁紧螺母松脱、料斗与链钩配合螺栓孔磨损变大等，都会造成链钩处于开环或半开环状态，导致链钩应力集中区域的应力增大，使用寿命缩短。

图4 链钩断裂部位

2 改造措施

(1)改造思路

采用一定的技术加固链钩，使链钩始终处于闭环状态，避免链钩受力薄弱环节因应力增大而发生疲劳破坏[1]。

(2)改造方式

在链钩与料斗安装位置(链钩开口方向)增设1块加强板，以TH400型斗式提升机为例，加强板材质采用普通碳素钢Q235B，板厚6～8 mm，长、宽以适于安装为宜，锁紧螺母拧紧后，沿螺母圆周与加强板焊接固定，使链钩形成永久性闭环状态。因螺母是与加强板焊接，对链钩产生的热应力很小，可以忽略不计。改造前后链钩与料斗的连接如图5和图6所示。

1.链钩 2.料头图5 改造前链钩与料斗的连接

1.链钩 2.料头 3.加强板图6 改造后链钩与料斗的连接

改造后，链钩形成与圆环链一样的闭环状态，不因上下垂直拉应力交替变化、生产负荷波动、料斗配合螺栓孔磨损而产生受力不均匀的破坏。采用上述改造措施后，云南红磷化工公司180 kt/a磷酸铵装置的TH型斗式提升机链钩经2年多的连续运行，未发生断裂事故。

3 结语

云南红磷化工公司对TH斗式提升机链钩实施改造以来，有效延长了TH型斗式提升机的使用寿命，不但降低了设备检修成本，而且有利于装置的持续安全稳定运行。