中速磨煤机拉杆断裂原因分析及处理

中速磨煤机拉杆断裂原因分析及处理

戴雄杰

广东粤电博贺能源有限公司，广东 茂名 525000

摘要：2021年，某电厂制粉系统磨煤机多次出现拉杆断裂设备故障，设备部对多起磨煤机拉杆断裂情况进行断口位置、断口形状、金属材质、硬度等方面进行分析，并针对性对拉杆进行升级改造，彻底解决了拉杆断裂设备故障频发的问题。

关键词：制粉系统；拉杆；断裂

一 设备简介

该电厂制粉系统磨煤机采用ZGM123G-III型中速磨煤机，其研磨机构由主动旋转的磨盘、喷嘴环及三个立式沿磨盘从动转动的磨辊组成。三个磨辊沿磨盘圆周方向均等分布在磨盘滚道上，碾磨力则由液压加载系统产生，通过液压缸的拉杆加载至磨辊上方的三角压架装置，在三角压架装置静定的三点系统将碾磨力均匀作用至三个磨辊与磨盘的研磨面上。来自给煤机的需进行碾磨的原煤从磨机的中央落煤管落到磨盘上，旋转的磨盘借助于离心力将原煤运送至碾磨辊道上，通过磨辊进行碾磨。

图1：拉杆、磨辊、磨盘受力图

二 拉杆断裂的原因分析

    1.拉杆断裂时磨煤机运行状态参数，排除加载压力异常影响。

表1:2021年5次磨煤机拉杆断裂前后运行工况

表1是2021年上半年5次磨煤机下拉杆断裂前的主要运行参数，均大幅低于磨煤机最大出力参数（最大出力103.13t/h、额定电流为105A、最大加载压力为13.0MPa、磨震动报警值为0.6mm/s）。进一步查看磨煤机运行参数曲线（以2021年3月21日2E磨运行参数曲线为例，见图2），并与厂家磨煤机加载压力与出力曲线（见图3）对比分析，可得出磨煤机是在正常运行工况、正常运行参数下发生拉杆断裂，可以排除磨煤机工况突变或瞬时冲击导致下拉杆断裂的可能。

图2：2021年3月21日2E磨运行参数曲线  图3：厂家加载压力与磨出力曲线

2.拉杆断口宏观检查。

    以上2B/2C/2E磨煤机多发性拉杆断裂的部位，均为2号锅炉磨煤机拉杆上部，与连接卡套结合位置，断裂在拉杆退刀槽位置。观察断面，可见颜色明暗层次不同的区域，断口边沿位置有较多放射棱线，整个区域比较光亮、平滑，属于多个疲劳源区；中间偏右发白比较粗糙位置为瞬断区；源区和瞬断区之间为裂纹扩展区，且能看到疲劳台阶，属于典型的多源疲劳断口。如图4所示：

图4：拉杆断面图

3.拉杆着色检查。

针对2号锅炉磨煤机拉杆频发断裂问题，对其余磨煤机拉杆进行着色扩检，扩检的2C磨煤机3#拉杆、1F磨煤机3#拉杆、1B磨煤机1#拉杆经着色检查，均查出存在裂纹缺陷。

4.拉杆材料检测。

1B磨煤机1号上、下拉杆进行硬度抽检测试，分别取拉杆圆周8个等分点，检查拉杆表面硬度结果如表2所示。并对上、下拉杆的材质进行光谱分析，确认材质为42CrMo，与设计一致。拉杆的硬度检查平均值为HB338，硬度偏大,正常的42CrMo材料硬度应为HB220-230。对于同种材料，在拉伸（或冷加工中）过程中是存在越硬越脆（加工硬化）的现象，导致拉杆韧性偏低。

表2：上、下拉杆进行硬度测试数据

对断裂拉杆处的连接卡套进行外观检查，卡套与拉杆轴颈配合面有相对滑动的痕迹，说明拉杆与卡套配合不够紧密，存在间隙，在磨煤机加载时，对拉杆施加向下的液压力。在轴向的液压力与磨盘转动产生的旋转扭力作用下，拉杆发生疲劳断裂。

综合分析，2B/C/E磨煤机拉杆断裂的主要原因是：该批次拉杆在加工过程中工艺不规范，导致拉杆硬度偏大、韧性偏低，在磨煤机加载压力作用和磨盘转动产生的扭力共同作用下，拉杆退刀槽部位产生集中的交变应力，导致拉杆疲劳断裂。

三解决拉杆断裂措施

为彻底处理2号炉制粉系统磨煤机拉杆断裂问题，就现场检查可能造成拉杆断裂的因素与厂家进行讨论、研究，采取以下措施：

1.将同一批次存在韧性不足的上、下拉杆全部更换成新加工合格的上、下拉杆。

2.调整磨煤机运行参数，确保煤层厚度，降低磨煤机振动幅度。

3.开展拉杆改造，将上拉杆、下拉杆及卡套的配合由原设计的锥面配合更改为圆柱面配合，并加强卡套卡紧及配合的紧密度；

4.上下拉杆与卡套配结合处的圆柱面的退刀槽圆弧过度由R5更改为R7，以避免应力集中。

采取以上措施处理，经过改造升级后的磨煤机拉杆均未再次发生断裂。

参考文献：

[1]磨煤机使用维护说明书.北京电力设备总厂.
[2]苏逸.材料力学[M].水利电力出版社.1980.3.

[3]康永胜,张路宽,张惠民. 中速辊盘式磨煤机拉杆断裂失效分析[J]. 河北电力技术, 2018, 37(4):4.