磨煤机磨辊套及磨盘衬板的改进

2018-10-23郭瑜

机械管理开发 2018年10期

关键词：磨辊衬板磨盘

郭瑜

（临县煤炭纠察队，山西吕梁 033200）

引言

磨辊套和磨盘衬板是磨煤机的基本原件，属于消耗型原件，磨煤机原件耐磨性的提高，以及损耗程度的减少是影响磨煤机工作效率高低的关键因素，因此我们应该加强研究，进一步对磨辊套和磨盘衬板进行改进，以此提高磨煤机的经济性能。

1 磨煤机的工作原理

磨煤机的工作原理是将成块的煤通过打压、敲击、研磨来磨成粉末，供煤粉炉使用。在煤块研磨的过程，使煤块被不断打压敲碎，煤的表面积不断增加的过程。要增加新的表面积，必须克服固体分子间的结合力，因而需消耗能量[1]。图1为磨煤机的工作原理图。磨煤机分为高速磨煤机、低速磨煤机以及中速磨煤机三种，转速分别为500～1500 r/min、15～25 r/min、50～300 r/min。

图1 磨煤机工作原理图

2 磨煤机磨辊套的改进

2.1 辊套传热原理

磨煤机的磨辊套主要用途是传热，因此十分容易损坏，磨辊套外面需要与空气交换热量，内部需要与冷却水交换热量，因此辊套经常发生塑性形变，与辊芯为热传导的技术。科学家傅立叶曾用公式表示温度场与热流场的联系，q=-kgradT，其中q为热流导向，gradT为温度梯度，T为导热系数，负号表示热流导向的方向始终与温度梯度相反[2]。在普通的分量计算中，有更多分量形式：

2.2 辊套受损力学分析

辊套受损主要是因为辊套出现裂痕，或者混套的局部出现坍陷现象，无法正常使用，辊套在工作的过程中，每转动一个周期，就要经历一次加热以及冷却，因此辊套产生塑形形变，长此以往，极易出现辊套疲劳状态，专业的角度讲叫“裂纹萌生时期”[3]，辊套从最初开始使用到最终报废，这段时间叫做辊套的使用寿命，我们用N来表示，裂纹萌生期的应力循环力数为Ni，裂纹扩展应力的循环系数为Np，那么辊套的使用寿命就可以这样表示：

2.3 磨辊辊套材料的改进

磨煤机辊套的原始材料为FCW6，也就是我们俗话说的高铬铸铁（w（Cr）＞20%）。从 1995年开始，我国锅炉中这类原件的使用寿命平均为一年左右，为了不影响工作运行，响应每年的安全生产检修要求，常常辊套还未达到最大使用寿命就提前更换，因此耗资巨大，损失严重。从1999年开始，我国逐渐对辊套进行国产化改革，将原材料高铬铸铁，更换为碳化铬，将主体材料换为碳化铬，并且以镍或者镍合金相粘合，这样就形成一种新的更加耐磨、耐高温、防腐蚀、防氧化的高硬度金属。这种新型国产化材料的硬度（HRA）可以达到80～90，因此有效延长了磨煤机辊套的使用年限。碳化铬的焊丝成分表如下页表1：

使用这种材质修复的磨辊，硬度（HRA）会超过60，磨辊套的磨损程度也低于20 mm/a，经过国产化改良的磨辊套的使用年限为两年左右，是之前进口材料使用年限的一倍，因此每年都节约很多成本，为磨煤机的经济效益带来了改善。

表1 碳化铬焊丝成分表 %

3 磨盘衬板的改进

磨盘衬板是用来保护筒体，使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦，同时也可利用不同形式的衬板来调整研磨体的运动状态，以增强研磨体对物料的粉碎作用，有助于提高磨机的粉磨效率，增加产量，降低金属消耗[4]。自从辊套受到了国产化改良后，我们对磨盘衬板也开始了改良研究。

3.1 磨盘衬板使用情况

原磨盘衬板型号为RP1043，这一款磨盘衬板一个是由扇形的磨盘衬板堆积组成的锥状体，该磨盘衬板的组成元素如表2所示：

表2 RP1043磨盘衬板的组成元素 %

由表2可以看出，国产改良后的磨盘衬板去除了原进口衬板中的镍含量，提高了锰元素和铬元素含量，进一步强化了磨盘衬板的耐磨性，同时降低了碳元素含量，增加铁元素含量，保有衬板的刚性，保证并延长了衬板的使用寿命。

3.2 衬板形状对比

衬板外侧为燕尾槽，内侧为梭型体，中间的平面有一定的倾斜角度，经过一段时间使用的磨盘衬板周身会有一定程度的坑洼，因为使用过程中会对磨盘衬板造成一定程度的磨损。其中的窄条衬板是为了防止物料被磨辊卷走，减少煤粉的损耗，增加磨煤机研磨煤块的效率。原进口衬板与改良后的衬板对比图如图2所示：

从4中可以看出，原进口磨盘衬板在使用一段时间后就侧偏有比较严重的磨损情况发生，经过国产改良后在一定程度上减轻了磨盘衬板侧面的磨损情况，因此在形状方面，磨盘衬板也得到了很好的改良。

图2 改进前后衬板结构

老化和硬化而失去缓冲作用，受冲击厚度变薄（原来每块厚125 mm，现在只有120 mm），使磨辊的活动量变大，磨辊位置中心产生偏移（如果支架中心偏移较大，可以从磨辊空气密封的间隙看出来，两侧空气密封间隙会不一样大），这是造成拉伸杆及螺栓频繁断裂的原因。通过人力转动磨盘一周后，测量磨辊衬板端部卡块到磨盘挡料圈边缘的距离，差值在±5 mm以内，可以认为磨辊的位置正确，否则需要进行调整，直到调整到位置正确为止。