焦爐搗固機的改進

梅興旺，石云紅，何 穎

（1.哈爾濱泰富電氣有限公司 ，黑龍江 哈爾濱 150060；2.哈爾濱軸承集團公司 工具分廠，黑龍江 哈爾濱 150036；3.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

搗固機是焦爐設備中的一部分，其主要作用是將落入煤槽內的散煤料夯實成具有一定強度的煤餅，便于裝煤車從焦爐機側將煤餅送入炭化室。焦爐搗固機是直接影響焦化廠產能的關鍵性設備，現有搗固機存在的一些問題不僅制約著企業產能的提高，還使日常生產費用不斷增加。為了節約生產成本、提高生產效率，對現有搗固機進行了分析改進，闡述了改進后直線電機驅動搗固機的工作原理和優勢，并對改進前后兩種形式的搗固機作了簡要對比。

2 現有搗固機介紹

2.1 現有搗固機基本結構形式及工作原理

現有焦爐搗固機搗固錘提錘動作均為機械傳動式，主要分為偏心輪式和彈性輪式兩種，這兩種方式都是用旋轉電機提供動力，經減速機傳動到偏心輪或彈性輪使其旋轉，通過旋轉輪子與錘體兩側的摩擦片相互夾緊摩擦，將搗固錘提到固定高度后自由落體落下，實現將煤餅搗固夯實。根據焦爐容量的不同，搗固機可有3錘或多錘等多種形式。

現以彈性輪式搗固機為例，介紹其工作原理，結構如圖1 所示。搗固機工作時，將搗固機驅動電機1的旋轉運動通過減速機2及彈性凸輪3轉化為搗固錘5的上下直線運動。當彈性凸輪機構3中的凸輪4與搗固錘5接觸時，依靠凸輪4與搗固錘5之間的摩擦力克服搗固錘5的自重，使得搗固錘5向上運動，當凸輪4與搗固錘5不接觸時，搗固錘依靠自重向下運動，如此搗固錘5循環上下運動，完成對煤餅的夯實。

圖1 旋轉電機驅動搗固機示意圖

2.2 現有搗固機存在的不足

這種結構的搗固機雖然可完成對煤餅的夯實，但存在如下不足：

（1）搗固錘提錘高度由旋轉輪的直徑決定，設備出廠后不可調整，搗固速度由驅動電機與減速機速比決定，設備出廠后不可調整。搗固頻次一般為60～65次/分。

（2）由于啟動頻率高，工作環境惡劣，傳動機構中的多級齒輪極易磨損甚至毀壞，要經常其進行維護保養與維修，這樣使工作量增大，且增加維護保養及維修成本。

（3）在使用過程中，由于要通過高頻率的凸輪4與搗固錘5兩側摩擦片摩擦實現一定的搗固頻率，使得搗固錘5兩側的摩擦片磨損很快，基本國產的摩擦片6個月更換一次，外國進口的摩擦片耐用些，也得約12個月更換一次。因此，正常生產情況下，每個錘的的機械維護費用約10萬元/年。

可見，現有的搗固機不僅結構復雜，而且設備故障率高，維護工作量大，為保證設備能夠正常使用，日常需儲備大量備件，費用高，生產成本高。

3 改進后的搗固機介紹

3.1 改進后搗固機的結構形式和工作原理

現有旋轉電機驅動的搗固機改進為用直線電機驅動的搗固機，結構如圖2 所示。架體2采用型材組焊而成，直線電機4對稱安裝在架體2上，在錘體長度方向上每隔一段距離設置一組導向裝置3，直線電機4在錘桿1兩面對稱布置，中間錘桿1截面是H型鋼凹面兩側貼鋁板，形成直線電機4工作所需次級。如圖3 所示，導向裝置3由兩個小導向輪5和兩個大導向滑輪6構成。錘桿1四面均有滾動體作限位和導向組件布置。兩個小導向輪5和兩個大導向滑輪6對稱布置在錘桿1（次級）兩側，且與錘桿1（次級）間設定一定的間隙。這樣，錘桿1（次級）在直線電機4驅動下上下運動時，小導向滑輪5保證電機氣隙在合理范圍內波動，大導向滑輪6保證錘桿1（次級）側擺位移，控制錘桿1（次級）不與直線電機4側面相接觸。錘桿1（次級）在兩側直線電機4通電后，受到一定推力，推動錘桿1向上運動，電機斷電時，錘桿1依靠自重或直線電機4給予的推力加速下落，實現搗固機的搗固運動。試驗中采用PLC作為搗固機的控制中心，可以編制出多種搗固模式來滿足不同用戶的生產需要。

圖2 直線電機驅動搗固機簡圖

圖3 A-A 截面剖視圖

3.2 改進后直線電機驅動搗固機的優勢

（1）用戶可以根據需要調整搗固錘的提錘高度和搗固頻次。提錘越高搗固出的煤餅密度就越大，同時煉出的焦炭塊形就越大，質量越好，裝煤車在裝煤操作時煤餅就不易倒塌，即可減輕裝煤工人的勞動強度；再則搗固頻次增加，單個煤餅的搗固時間縮短，生產效率自然得到提高。試驗證明，直線電機驅動搗固機的搗固頻次可到達70次/分以上，同等條件下，單個煤餅搗固時間減少10%以上。

（2）直線電機驅動搗固錘運動，是電磁推力直接作用在錘體上的，避免了使用復雜的減速機結構，可靠性大大提高，且錘體上下運動的導向裝置均為滾輪結構，使得搗固錘在搗固機工作過程中磨損大大降低，從而搗固機的使用壽命得到極大提高，使用成本也隨之降低，每錘可為企業節約維護費用5萬元/年以上。

4 結束語

由上述分析可見，直線電機驅動的搗固機與旋轉電機帶減速機驅動的搗固機相比不僅整體結構簡單，安裝方便，而且具有明顯的優勢，搗固頻次可調，搗固高度可調，錘體壽命長，生產效率高，部件不易損壞，維修率低，維護成本低，連續作業能力強，這樣使得企業的運行成本大大降低，并具有很好的市場前景。