提高混合機運行穩定性實踐

李京業，徐洪源

（山鋼股份萊蕪分公司型鋼煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

前言

萊鋼銀山型鋼煉鐵廠1#265 m2燒結機、2#265 m2燒結機分別于2004年、2005年建成投產，主要工藝線有配料系統、一次混合系統、二次混合系統、燒結、環冷及整粒系統等組成。在燒結生產中，混合機系統設備的運行穩定性對燒結生產的影響較大，由于設備老化以及工藝要求不斷提高等原因，設備運行過程中常出現潤滑系統故障、托輪異常溫升、托輪、齒圈底座螺栓頻繁松動斷裂、輥帶點蝕掉皮、傳動大小齒圈磨損、混合機系統振動嚴重、水系統隱患較大等問題。由于混合機輥道、大齒圈等更換施工用時較長，通常需60天以上，且更換費用較高，需在系統大修機會才能進行處理。故在大修前，混合機系統的連續、穩定運行成為急需解決的問題，以滿足高爐正常生產需求。

1 制約混合機系統運行穩定性因素分析

1.1 混合機系統運行振動嚴重，頻繁出現底座螺栓斷裂、襯板脫落、托輪軸承溫高故障等問題，嚴重制約正常生產

由于混合機系統運行負荷較大，長時間運行后，系統回轉體形變、輥帶磨損、傳動大小齒圈磨損等原因，導致混合機在運行過程中筒體、托輪振動嚴重、托輪軸承頻繁出現溫高、筒體襯板頻繁脫落等問題，同時由于筒體振動后筒體輥帶與托輪輥皮運行存在碰撞，加劇了混合機輥帶及托輪輥皮磨損、掉皮、系統基礎震裂松動以及大小齒圈打齒等問題：

托輪輥道點蝕嚴重，輥道磨損不均勻，輥道表面大面積點蝕脫落現象，部分脫落面積達1 cm2、深度5 mm以上，如圖1所示。

圖1 托輪輥道磨損情況

混合機輥道長期運行已磨損成為腰鼓形狀，即輥道中間高兩側低：進料端輥道高度差2.5 mm，出料端高度差1.5 mm，對輥道中間位置進行打磨處理，但依然無法有效解決振動問題，見圖2。

圖2 輥道中部打磨

圖2 中輥道中間白色部分為打磨處理部分。

由于輥道點蝕脫落及磨損變形原因，停機機會對托輪進行調整時，托輪輥皮表面與輥道接觸面積低于50%，系統振動嚴重，如將托輪輥皮表面與輥道接觸面調整為線接觸方式，即托輪中心線與筒體中心線不處于水平位置，短期振動有所緩解，但運行一段時間后，托輪輥皮與輥道擠壓磨損后，托輪輥皮逐漸磨損變為錐形，同時輥道腰鼓形狀加劇，除系統運行振動逐漸加劇外，由于托輪兩側軸承受力不均、軸承座與托輪輥皮不同心導致托輪軸承發熱問題。

對系統進行調整也無法有效解決振動，一旦引發設備故障時短時間難以恢復正常生產，嚴重制約正常燒結生產。

1.2 混合機主減速機潤滑系統故障較多，設備維護量大

一混主減速機采用稀油站對減速機軸承、齒輪進行潤滑，當潤滑系統故障后，可能導致設備潤滑缺失升溫，如不能及時修復將導致系統停機，且由于潤滑系統存在泄漏，現場環境較差。

1.3 二混蒸汽吊掛梁隱患較大

混合機采用內部吊掛梁吊掛蒸汽管道及噴頭進行加蒸汽提溫，由于混合機筒體較長，吊掛梁長度22 m，跨度大，混合機內部為高溫高濕環境，且吊掛梁銹蝕、晃動等原因極易造成吊掛斷裂脫落現象，斷裂脫落后對系統設備損壞嚴重、恢復處理時間長。

1.4 混合機水系統穩定性差

由于環保需求，焦化蒸氨廢水在混合機與工業新水進行配加使用，系統管網結垢糊堵嚴重、設備故障頻繁，系統異常時崗位難以發現、發現后處理時間滯后導致水分波動。

2 整改措施

2.1 混合機減震技術應用

2.1.1 混合機倒轉

雙期二混傳動小齒圈及大齒圈齒面磨損嚴重，其中小齒輪較為嚴重，傳動小齒圈運行振動較大，小齒圈底座螺栓斷裂頻繁，故臨時將混合機進行倒轉運行使用。由于反向齒面一直未使用，無磨損現象，倒轉后大小齒輪嚙合較好，有效消除因齒輪齒面磨損造成的系統振動。

2.1.2 托輪加裝緩沖減震裝置

為有效解決系統振動嚴重問題，根據混合機振動情況，在混合機振動較為嚴重的一端（進料端或出料端）2件托輪處安裝混合機減震裝置（一期二混加裝在出料端，二期二混加裝在進料端）。主要包括緩沖墊、固定支架、活動支架、限位鎖緊裝置、托輪限位裝置等，其中：

托輪緩沖墊安裝在托輪軸承座底部；固定支架安裝在同一組一托輪軸承座外側，活動支架安裝在同一組另一托輪軸承座外側，為防止固定端與活動端相對移位，在固定端與活動端間安裝限位鎖緊裝置。

鎖緊裝置由鋼絲繩及手拉葫蘆構成，其中鋼絲繩分別固定在固定支架及活動支架上；為防止固定支架與托輪軸承座接觸處出現剛性碰撞，在固定支架與托輪軸承座接觸部位加裝緩沖墊，其中緩沖墊使用螺栓固定在固定支架上；為提高緩沖墊彈性及耐磨性，緩沖墊采用EP200聚酯輸送帶加工制作；為增加系統抗拉強度，兩端使用鋼絲繩制作并分別套在固定支架及活動支架兩端，再使用手拉葫蘆對鋼絲繩進行張緊鏈接；為避免鋼絲繩與支架摩擦導致鋼絲繩斷裂，在鋼絲繩與支架間加裝緩沖墊；為避免限位鎖緊裝置中鋼絲繩、手拉葫蘆斷裂及脫落等原因導致限位鎖緊裝置失效，托輪單側限位鎖緊裝置設置2套，一用一備，有效避免異常斷裂脫落后托輪移位問題；由于托輪軸承座底部加轉緩沖墊，為避免緩沖墊小范圍彈性形變導致托輪移動、軸承座固定螺栓沖擊力較大導致螺栓斷裂問題，軸承座底座固定螺栓加裝彈簧墊進行減震。在上述減震裝置中，由于托輪軸承座底部加轉緩沖墊，為避免緩沖墊小范圍形變導致托輪縱向移位導致軸承座與軸偏移引發的摩擦發熱升溫問題，在托輪軸承座兩側加裝限位頂絲，避免軸承座偏移現象。

系統布局和系統布局俯視圖如圖3所示。

圖3 系統布局圖和系統布局俯視圖

緩沖減震裝置工作原理為：4件托輪分2組分別分布在混合機回轉體下方兩側，由于回轉體依靠托輪支撐，回轉體及托輪具有一定重量，托輪下方緩沖墊受到壓力產生一定形變，設旋轉體輥道對托輪的壓力為F，將F分解為對支架緩沖墊的水平壓力f1和對托輪軸承座底部緩沖墊的壓力f2。受力示意圖如圖4所示。

圖4 受力示意圖

混合機開機旋轉運行時，由于回轉體形變、輥道磨損形變等原因導致回轉體運行不平穩時，當回轉體產生跳動時，由于輥道偏離托輪表面，托輪受力變小，水平方向分力f1和垂直方向分力f2相應變小，則支架及托輪下方緩沖墊受力減小、緩沖墊形變伸長，托輪相應受緩沖墊推力趨于向內側上方位移，托輪表面與回轉體輥道表面實際有效跳動偏移距離減??；當回轉體跳動后回落與托輪表面接觸后，輥道對托輪表面產生壓力，托輪受力變大，水平方向分力f1和垂直方向分力f2相應變大，則支架及托輪下方緩沖墊受力增大、緩沖墊形變縮短，托輪相應受輥道推力趨于向外側下方位移。由于托輪外側設有限位鎖緊裝置，即托輪外移到達限位極限位置后，不會再向外移動。托輪所受壓力的大小變化導致緩沖墊形變后的縮短及伸長，能有效消除托輪表面與回轉體輥道的剛性碰撞，同時由于托輪底部及支架內側的緩沖墊有效吸收沖擊力，避免剛性沖擊力直接傳遞至系統底座基礎及支架上導致震裂松動現象。

當緩沖墊使用一段時間、老化磨損嚴重后，利用檢修機會進行更換即可，如出現鎖緊裝置手拉葫蘆斷裂現象時，及時進行更換處理，確保一用一備。

經過上述整改，混合機運行較為平穩，傳動小齒輪振動位移值在2.4 mm以內，拖輪2.2 mm，拖輪與輥道運行無明顯振動撞擊現象，現場使用效果較好。

2.2 一混主減速機強制潤滑改造

車間雙期一混主電機功率400 kW·h，配用減速機型號為XWD18.5-9-1129，軸承潤滑為稀油泵循環潤滑方式，運行存在問題如下：

（1）稀油泵由于聯軸器磨損斷裂、油泵及加油管路故障等原因造成油泵停機時，減速機軸承潤滑中斷，發現、處理不及時時極易造成減速機軸承損壞。

（2）減速機軸承潤滑方式為：一臺稀油泵通過油分配器對6處軸承及高速軸齒輪進行給油潤滑，共7個給油點，每個潤滑點設有單獨油量調節閥門，由于受油溫及其他原因影響，每個點給油量可能發生變化，甚至出現個別軸承給油多、個別軸承給油少、缺油現象。

（3）給油系統由于油管網、活結、閥門較多，泄漏點難以徹底處理，現場油污現象嚴重。

鑒于以上原因，進行了強制潤滑改造如下：

（1）在減速機內側兩端軸承中下部外焊接儲油池。由于減速機軸承下端高度不同，結合現場實際，其中每側第一、第二級、第三級（低速軸）軸承各使用1個儲油池。

（2）油池頂部位于軸承下端滾柱1/3位置高度，略低于轉軸底部，底部位于軸承下方，油池寬30。減速機運行后，油液通過減速機齒輪帶至齒輪軸上及減速機上蓋內壁后流入軸端軸承下方儲油池內，直至油池裝滿外溢，此時軸承下部位于油池內，確保軸承潤滑充足。示意圖見圖5。

圖5 強制潤滑整改示意圖

（3）為確保儲油池內油液充足，在減速機外殼上蓋內側軸承上方焊接倒“八”字導流板，將上蓋內壁油液導流分別進入儲油池內部。

（4）為避免油池內雜物沉積，在油池最低點開泄油口，孔徑5×5，減速機軸承運行時進油量遠大于泄油量，確保油池內部分油液外溢狀。

通過上述整改，消除了設備運行故障點，同時改善了現場環境。

一期改造前后見圖6。

二期改造前后見圖7。

圖6 一期改造前后對比圖

圖7 二期改造前后對比圖

2.3 二混加蒸汽設施優化

二次混合機采用內部吊掛梁吊掛蒸汽管道及噴頭方式進行加蒸汽提溫，由于混合機筒體較長（二混筒體長為18 m），吊掛梁長度22 m，跨度長、重量大，混合機內部為高溫高濕環境，由于吊掛梁銹蝕、晃動等原因極易造成吊掛斷裂脫落現象，故在2015年、2017年檢修機會先后將一期及二期二混蒸汽吊掛梁進行拆除處理，由混合機進料端加設簡易加汽噴管直接對混合機內物料進行加汽提溫，噴口進入混合機內1.5 m，在不需加汽時將噴汽管道抽出即可。

2.4 混合機加水系統優化

對混合機加水系統可靠性改造，主要有：（1）焦化廢水單獨配加使用。由于焦化廢水含硫酸根離子較高，現場混合配加的工業新水總硬度500 mg/L左右，發電冷卻循環水總硬度1000 mg/L左右，因含鈣、鎂離子較高，兩路水混合后產生硫酸鈣、硫酸鎂等沉淀物，故將焦化廢水進行單獨鋪設管網配加使用，有效避免焦化廢水與工業新水混用造成的系統管網結垢堵塞問題。（2）4個水池水泵異常自動切換：每個水池設有2臺水泵，水泵一用一備，主泵異常停機、損壞或水壓過低導致加水量異常時，備用泵自動開啟投入使用。（3）將熱水、廢水運行情況進行引入監控畫面集中顯示，適時掌握設備運行情況及水池水位、供水量、加水量、噴水壓力等參數，并可在電腦畫面上對加水量進行適時調整。（4）一混加水主管增設電磁閥，并與混合機后續皮帶進行開停機連鎖處理，如系統異常停機時，皮帶機停機、電磁閥連鎖關閉，可避免崗位操作不及時造成跑水現象。

3 實施效果

（1）混合機減震技術的應用，包括混合機倒轉及托輪加裝緩沖減震裝置，有效解決系統振動嚴重問題，避免系統因振動導致的頻繁故障，有效消除設備運行隱患。

（2）一混主減速機強制潤滑改造的實施，有效消除設備故障點，降低設備運行維護費用， 同時解決了現場臟亂差的問題。

（3）混合機加水、加汽設施優化技術的實施，徹底消除筒體內部吊掛梁斷裂脫落隱患，提高了設備可靠性，確保系統運行穩定。

4 結束語

通過在型鋼煉鐵廠1#、2#265 m2燒結機系統應用后，有效解決了系統振動嚴重問題、消除了設備隱患，同時對穩定生產、提高系統作業率、降低系統故障率、解決部分關鍵設備運行故障率高的問題，對穩定燒結生產、降低系統故障率、降低噸礦成本提供了有利條件，使用效果良好。