斜沟选煤厂振动筛主要易损件的改进实践

郝忠强

(山西焦煤 西山煤电斜沟选煤厂， 山西 吕梁 033602)

斜沟选煤厂属矿井型选煤厂，年处理原煤15.0 Mt，主要入洗8号煤、13号煤。工艺采用全重介分选工艺，1.5～0.2 mm粗煤泥采用TCS智能分选机分选；-0.2 mm粒级的煤泥不分选，其中粗煤泥采用浓缩-沉降过滤离心机脱水回收，细煤泥采用浓缩-压滤脱水回收。主要产品为炼焦精煤、洗混煤。斜沟选煤厂共有12台BRU-1-420/610B-2×HE80LS型振动筛，主要应用在末原煤脱泥、末煤主选粗精煤脱介生产环节，2010年2月投用6台，2011年9月投用6台，随着使用年限的增加，振动筛逐步出现承重梁中部开裂和疲劳断裂、中间轴橡胶连接盘老化和变形、激振器转动不同步、筛机运行中左右晃动、钢螺旋弹簧断裂、弹簧支座结合面磨损严重等问题。为解决该型号振动筛频繁出现的故障，对其主要易损部件进行了改进，并在现场进行实践验证。

1 振动筛工作原理及主要结构组成

振动筛工作原理[1]：电动机通电旋转，通过三角带带动副轴转动，副轴将驱动力传递给万向驱动轴，万向轴带动激振器运转产生直线激振力，直线激振力循环往复连续作用在筛体上，使筛体在缓冲弹簧上振动，筛体带动筛面同步振动，在激振力的作用下，物料在筛面上向排料端连续抛射前进形成物料流，筛面倾角越大物料流速度越快，通过筛面进行筛分处理，筛下物排入筛下溜槽，筛上物排入排料溜槽。振动筛主要由激振器、侧板、弹簧、支座、电动机、万向轴、中间轴、激振梁、吊装梁、横梁等组成，结构示意图见图1.

2 振动筛使用过程的主要故障

2.1 承重梁故障

振动筛使用过程中，振动筛承重梁中部开裂，裂缝随着时间的延长逐步扩大，甚至出现承重梁断裂情况[2]，造成设备停机，给生产造成影响，2018年更换6台末原煤脱泥筛承重梁16根。

2.2 中间轴故障

1) 振动筛在长期使用过程中，橡胶连接盘出现老化和变形，导致两端激振器转动不同步，进而导致筛机左右晃动，影响筛分效果和筛机使用寿命。

2) 检修激振器时，拆装激振器和中间轴过程造成橡胶连接盘损坏。

2.3 缓冲弹簧故障

缓冲弹簧使用过程中，出现弹簧断裂，弹簧和弹簧座上下接触面出现凹槽。

1—激振器；2—侧板；3—弹簧；4—支座；5—电动机；6—万向轴；7—中间轴；8—激振梁；9—吊装梁；10—横梁图1 振动筛结构示意图

3 故障原因分析

3.1 横梁开裂、断裂

横梁通过其上固定的支撑托架间接承力。由于支撑托架的面积比横梁小的多，故支撑托架处就是应力集中位置。当横梁上同时作用几个载荷时，各载荷引起的应力各自独立，叠加后为这些载荷共同作用时的内应力。由于叠加力的作用使剪力和弯矩在加力点处的数值发生突变，从而成为横梁中部开裂的真正原因。BRU-1-420/610B-2×HE80LS型振动筛承重梁长度4 280 mm，较一般的3 670 mm的承重梁长度增加了610 mm，承重梁长度越长，中部叠加力越大，横梁中部越容易出现开裂、断裂故障。该型振动筛横梁采用H型钢，H型钢梁上表面是平面，筛板支撑件垂直于平面，导致物料及支撑件对横梁平面冲击严重，应力无法完全消除。

3.2 中间轴橡胶连接盘老化

橡胶连接盘长时间暴露在空气中，连接盘周围存在着水汽、周围环境温度也发生变化，随着使用周期的延长，橡胶连接盘逐步老化。而激振器漏油、轴承损坏需更换激振器时，因两激振器之间的长度固定，安装困难，造成检修时间延长，橡胶连接盘在拆装过程也容易损坏。

3.3 钢螺旋弹簧断裂，振动筛支座、基础支座磨损

BRU-1-420/610B型振动筛缓冲弹簧采用普通钢螺旋弹簧[3]，在使用过程中和空气中的水汽长时间接触，弹簧表面腐蚀、锈蚀，振动筛启停机过程，过共振区振动筛的上下摆动幅度大，钢螺旋弹簧变形量大，螺旋丝杠碰撞，从而造成弹簧有裂纹、断裂；弹簧上部和振动筛支座直接接触、下部和基础支座直接接触，在振动筛启停过程以及运行过程中，弹簧和振动筛支座、基础支座之间有相对运动，造成振动筛支座和基础支座接触面磨损。

4 主要易损件改进方案

4.1 横 梁

将H型钢横梁更换为圆管横梁[4]，横梁须采用圆管梁设计，支撑件为半圆形贴合于横梁上方，可消除垂直冲击时应力影响；横梁采用圆形特制管材设计，主要焊缝全部熔透，进行一级UT探伤和磁粉探伤检验，并进行热处理以消除焊接应力。结构刚度大、强度高、受力分布合理均衡、安全系数高、结构紧凑、重量轻。横梁表面采用独有的聚氨酯喷涂工艺处理，耐冲刷、耐腐蚀。圆管横梁的结构组成见图2.

1—圆管；2—支撑托架；3—垫圈；4—拉铆钉图2 圆管横梁结构图

4.2 中间轴

针对橡胶连接盘老化以及更换激振器拆装困难问题，将原中间轴结构(图3)进行改进，由原来的两件橡胶连接盘，两件连轴短节，一套中连接轴和连接销子的中间轴改成两件连轴短节和一个万向结构的新中间轴[5](图4). 此结构去除了橡胶连接盘，消除了连接盘老化问题。改型后的中间轴，不仅可以调整两端激振器连接中心的偏差，使转动同步，而且结构简单可靠，降低了故障率，并且中间采用了伸缩式花键轴结构，便于安装和拆卸。万向连接轴长短可调节，安装时可先将万向轴调节为短轴，一侧固定后，再将万向轴调节为长轴，调节好长度后再固定另一侧的螺栓。

4.3 缓冲弹簧

将普通的钢螺旋弹簧改进为复合钢制弹簧[6]，复合钢制弹簧为新型结构，内圈为优质结构钢螺旋弹簧，外层用进口品牌橡胶包裹，弹簧进行橡胶浇筑，螺旋丝杠之间用橡胶隔开，钢螺旋弹簧和振动筛支座、基础支座之间用橡胶隔开，在筛机开停机时，有效降低筛体侧摆幅度，并防止弹簧丝杠之间、钢螺旋弹簧和振动筛支座、基础支座之间碰撞，且有效阻止因外界恶劣条件导致的弹簧生锈、腐蚀的发生，有效延长弹簧寿命。

图3 原中间轴结构图

图4 万向结构中间轴图

5 应用效果

斜沟选煤厂2019年7—9月改进了6台末原煤脱泥筛主要易损件，使用30个月后，经检查所有横梁结构完好，耐磨层轻微磨损，同时横梁受力性能的提高，减少了筛板脱落频次，降低了岗位工作量；使用万向结构中间轴后，更换激振器的时间由原来3 h缩短为2 h；复合钢制弹簧的使用寿命由原来24个月，延长至30个月以上，振动筛支座和基础支座不再磨损，无需再进行此项检修工作。原振动筛每台筛子有6根横梁，各横梁的结构不同，每根横梁均需备用；改进后所有横梁结构相同，只需备用1种横梁，降低备品备件的备用成本。

6台末原煤脱泥筛平均每年需要更换横梁16根，每根横梁(进口)价格10万元，预计每年节约备品备件费160万元。

6 结 语

斜沟选煤厂通过改进振动筛主要易损件，消除了横梁开裂、断裂的安全隐患，缩短了激振器的检修时间，延长了弹簧的使用寿命，消除了振动筛支座和基础支座的磨损，使振动筛的运行性能有效提高，减少了维修频次，降低了维修成本。目前，现场还存在生产过程中筛板脱落，造成物料堆积的问题，需要通过在筛下加装图像智能识别以及智能监测系统实时监控振动变化情况两方面进行进一步研究解决。