新疆中泰化学阜康能源热电厂现运行两台150MW供热机组，配套两台540t/h超高压煤粉炉，主要为中泰化学阜康工业园区2套40万吨/年聚氯乙烯树脂生产装置供应自备电、工业蒸汽等产品。每台机组配置4台北京电力设备总厂生产的ZGM65型中速辊式磨煤机，一般三运一备。2015年5月6日05时24分，#1锅炉磨煤机C加载油压瞬间由12.18Mpa降至2.65Mpa，随后迅速恢复至12Mpa，同一时间段电流瞬间由206A波动至143A后恢复至192A。06时50分#1炉C磨煤机电流波动范围较大，06时56分巡检发现磨煤机减速机顶部输出盘迷宫密封处冒烟且有油漏出，输出盘下部#3拉杆方向机壳处温度接近200℃，停止磨煤机C运行。2015年5月7日更换新减速机后，发现该磨煤机#3拉杆上升下降均不动作，打开拉杆密封盒发现#3拉杆脆性断裂，断裂部位在拉杆与压架关节轴承接触平面内拉杆的变截面处。

1、断口分析

经过对断口断面的分析，认为拉杆破坏的主要原因是疲劳断裂。因为断口符合下列特征：1.1、疲劳断裂时并没有明显的宏观塑性变形，断裂前没有预兆，而是突然破坏；1.2、引起疲劳断裂的应力很低，常常低于材料的屈服点；1.3、疲劳破坏的宏观断口由两部分组成，即疲劳裂纹的策源地及扩展区（光滑部分）和最后断裂区（粗糙部分）。断面边缘有较浅伤痕裂纹，断口粗糙。分析认为当拉杆出现伤痕后，构件就发生断裂，说明构件在交变应力作用下处于强度极限状态下，稍有冲击即发生断裂。

2、拉杆材料力学分析

通过分析拉杆图纸得知，拉杆的断裂部位在拉杆与压架关节轴承接触平面内拉杆的变截面处，分析拉杆的受力情况可知，拉杆断口处没有一对平行且方向相反的剪切力的存在，所以拉杆未受到剪切作用。在断口处拉杆只受到加载装置对拉杆的拉伸作用，由于加载油压的作用及煤层厚度的变化，拉杆受到交变应力的作用，断口处最大拉应力6=12*181252/0.072=38.8Mpa（其中0.125是加载油缸活塞直径，0.07是拉杆断口处的直径，单位均为米。）

3、断口截面拉杆应力校核

查合金钢许用拉伸应力为合金钢=230MPa，但因为该拉杆受交变应力作用，要确定校核系数，为尺寸系数：试验表明，疲劳极限将随构件尺寸的增大而降低。因为构件尺寸越大，材料包含的缺陷也相应增加，图1是构件的尺寸系数曲线。

按图查得=0.67

加工系数：试验表明，构件表面的加工质量对构件的疲劳极限有很大影响。构件加工后产生的表面刀痕，擦伤等引起应力集中，因而表面光洁度越差，疲劳极限降低越多。图2是加工系数曲线。

按图查得=0.7

K为有效应力集中系数：由于使用及工艺的要求，构件上常带有圆角，小孔，凸肩，健槽等，在外力作用下，这些地方会引起应力集中，而应力集中促使疲劳裂纹的形成，裂纹逐渐扩展造成构件破坏。图3是有效应力集中系数曲线。

按图查得k=3

因此校核系数0.670.7/3=0.156由此得出拉杆的许用拉应力许用=合金钢n=230=35.88MPa.而拉杆断口的最大拉应力=38.8 Mpa >许用所以拉杆处于一种不安全的工作状态，并最终断裂。

4、最大加载油压的选择

为了保证拉杆在安全状态下工作，有必要对允许最大加载油压进行计算，根据北京电力设备总厂《ZGM65型中速辊式磨煤机使用和维护说明书》的要求，加载力应该控制在25.3KN～80.8KN，对应加载油压为3.2MPa～10.3MPa。但在生产运行中制造厂的规定并没有得到严格的执行，变加载油压经常在12MPa左右运行，有时甚至能达到13MPa，引起了一系列的不良反应，比如磨煤机负荷畸高，筒壁、磨辊、磨盘、煤粉管道磨损严重，拉杆断裂频繁，减速机受力异常等等，所以加载油压不能没有标准的增加，按许用拉伸应力35.88MPa校核，则最大加载油压为35.88*0.072/0.1252=11.25MPa，也就是说加载油压的极限参数不能超过11.25MPa。

5、结论

断裂是由于拉杆处于交变应力的作用产生裂纹，在超过安全值的加载油压力作用下达到屈服极限从而发生断裂。

6、解决方案

6.1、热电厂锅炉专业技术人员召开专题会议，制定磨煤机变加载油压调整实施方案。最终磨煤机运行按说明书要求，ZGM50磨控制变加载压力<10Mpa；ZGM65磨控制变加载压力<10.3Mpa。6.2、热电厂机务检修部门对磨煤机逐台进行检查，对磨煤机拉杆容易断裂部位进行宏观及超声波探伤检查，发现拉杆有疲劳裂纹等情况时采取更换新拉杆的方案。另外对压架导向装置间隙也应该进行测量，间隙>5mm时进行调整，主要考虑是导向板间隙过大时会造成拉杆受力偏斜，拉杆轴肩处会出现一边受力大，一边受力小的情况，加剧疲劳裂纹的产生。另外检修部门在调整磨煤机导向装置间隙时同时对拉杆关节轴承处涂抹二硫化钼润滑脂，增强拉杆自动调节的能力。

参考文献

[1]ZGM65 型中速辊式磨煤机使用和维护说明书.北京：北京电力设备总厂2011年11月.

作者简介

马宏军，男（1973.9-），新疆，本科，工程师，研究方向：发电厂设备检修管理。