棒磨机减速机改造研究

王多旭 吕富强

摘 要：笔者曾工作的某国内煤化工企业，磨煤工段六台棒磨机主减速机，多次出现打齿、断轴情况，为此对其进行了技術改造，并对改造前后的设备温度、振动、粘度和粒度分布情况进行了对比。结果表明，减速机改大后，降低了设备温度、振动，减少了磨煤机故障停机的频次，对维护系统稳定运行具有指导意义。

关键词：煤气化;磨煤机;减速机;振动;管道煤浆

气化装置选用了GE水煤浆加压气化技术，共设磨煤机6台（5开1备），设计单台负荷120t/h，由南方某公司设计供货。

项目承建初期，煤气化备煤系统故障频发，后对磨煤机主减速机进行了改造，实现了单台磨煤机连续稳定运行，为公司带来了良好的经济效益。

1 棒磨机工作原理

棒磨机由异步电动机、减速器、空气离合器与小齿轮连接，直接带动筒体上的大齿轮传动，驱动筒体部旋转，筒体内部装有适当的研磨介质，在离心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度， 呈抛落状态落下，欲磨制的物料和水由给料管连续地进入筒体内部，被运动着的钢棒粉碎和研磨，并通过溢流和连续给料的力量将产品排出。棒磨机出料部采用圆筒筛结构，同时设有圆筒筛出料罩。同时经过圆筒筛的初步筛分，以进行下一段工序处理。

2 磨煤机运行瓶颈问题

筒体频繁漏浆跑浆，停机消漏造成磨煤机频繁启停，对设备冲击损坏较大。

磨煤机气动离合器气源系统和气动离合器频繁故障。

磨煤机主减速机采用某进口品牌的硬齿面减速机，减速机传动扭矩大，采用油站压力润滑，散热效果良好，设有油温、油压报警连锁，并传至DCS。但磨煤机主减速机选型偏小，主减速机多次出现打齿、断轴情况。

磨机加棒量无法达到设计值，产能及浆料品质无法达到要求。

3 改进措施

从281空压站引用气源稳定的仪表空气用于磨煤机气动离合器，降低了气动离合器的故障率，2017年4月份至今，因气动离合器气源问题停机次数为零。

对磨煤机筒体螺栓密封件进行改造，筒体消漏频次由原先的每日消漏降低至1次/周。

筒体螺栓孔密封采用专利技术，垫圈设计为弹性石墨密封圈+碗形钢式垫圈组合的全贴合密封结构，有效防止了浆液的泄漏。

根据多家棒磨机供货商和煤化工企业多年运行监测数据得出的经验，加棒量占筒体容积22%时为运行最优模式。通过调整加棒量、定期检查、维护，减速机的损坏问题得到缓解。

四号磨机主减速机改造，2017年4月份至今，因主减速机损坏停机次数为零。

根据美国AGMA齿轮标准，磨煤机主减速机应用的负载系数应≥2。

15A型号减速机额定功率2380kW;电机功率1600kW，

额定转速995RPM;负载系数（SF）=2380/1600=1.48。

19A型号减速机额定功率4861kW;电机功率1600kW，

额定转速995RPM;负载系数（SF）=4861/1600=3.03。

由此可以判定，成套方对减速机选型偏小是造成磨煤机系统频繁故障的主要原因。

将主减速机由原来的15A更换成19A，同时，更换匹配的主减速机、主电机机座及主减速机输出轴靠背轮，输入轴联轴器由柱销联轴器改成蛇簧联轴器，施工过程中破除主减速机、主电机机座二次灌浆层，轴系各部件安装完成后重新进行二次灌浆和找平找正。

主减速机增设振动检测系统，同时将主减速机的测温信号引入中控监控界面，实现了对磨煤机主减速机这一薄弱环节的实时监控。

四号磨机改造后，磨机机组振动良好。各种工况下的轴系振动如表1。

通过4号磨机改造后的机组运行参数及浆料品质分析，磨机在高负荷、接近设计工况下运行稳定。四号磨机改造后加棒量可明显增加，不合格的粗粒子含量明显减小，而粗粒子过多会影响到气化系统的稳定运行，如表2。

4 工程建议方案

4.1 分期改造设想和工艺选择

对比四号与其他磨煤机的运行情况和浆料品质，从技术层面上看，分期改造剩余五台减速机，并采用19A型号减速机的方案可行。改造后正常运行模式采用四开一备一检修。

4.2 主减速机改造存在的风险

在施工准备工作全部完成的情况下，单台磨机从停机到改造完成、具备带料开机的时间为30天（施工周期按10天，灌浆料凝固期20天），磨煤系统长时间无备机，其他磨机无法计划性进行维护检修，系统存在因故障而降负荷的风险。

5 投资估算和经济分析

5.1 改造费用核算

主减速机（含振动监测系统、输入轴联轴器）50万元、机座及靠背轮8.9万元、机械安装费12.3万元、土建施工费2万元，总费用73.2万元。

5.2 节省费用

主减速机改造完成后，运行模式将由现在“五开”变为“四开”。

单台磨煤机的用电量计算（按300天/年计算）：

额定功率1600kW电流60A电压10kV

电度=1.732×10×60×24×300=7482240度，平均电费0.5元/度

节省费用=7482240度×0.5元/度=374万/年

5.3 经济评价

从经济性方面看，对主减速机实施改造是可行的。

6 结论和建议

继续实施剩余五台磨机减速机改造。

每台磨机运行2个月左右停机进行筒体螺栓复紧、轴系对中复查调整、气动离合器拆检、仪表测量点检查紧固、螺旋给料机拆检等系统性维护检修工作，以提高磨煤运行的稳定性。

大修周期一般为5-10年，在主减速机改造期间，结合大检修周期，引进专业队伍检查磨煤机主轴瓦和大齿轮、筒体、小齿轮轴、滚筒筛，更换部分磨机衬板，捡出磨机内断棒及直径小于45mm的钢棒并视情况进行补充。

作者简介：

王多旭（1985- ），男，陕西西安，工程师，学士，2009年本科毕业于太原理工大学过程装备与控制工程专业，主要从事煤化工方面生产和技术管理工作。