磨煤機磨輥套及磨盤襯板的改進

郭 瑜

（臨縣煤炭糾察隊， 山西 呂梁 033200）

引言

磨輥套和磨盤襯板是磨煤機的基本原件，屬于消耗型原件，磨煤機原件耐磨性的提高，以及損耗程度的減少是影響磨煤機工作效率高低的關鍵因素，因此我們應該加強研究，進一步對磨輥套和磨盤襯板進行改進，以此提高磨煤機的經濟性能。

1 磨煤機的工作原理

磨煤機的工作原理是將成塊的煤通過打壓、敲擊、研磨來磨成粉末，供煤粉爐使用。在煤塊研磨的過程，使煤塊被不斷打壓敲碎，煤的表面積不斷增加的過程。要增加新的表面積，必須克服固體分子間的結合力，因而需消耗能量[1]。圖1為磨煤機的工作原理圖。磨煤機分為高速磨煤機、低速磨煤機以及中速磨煤機三種，轉速分別為500～1500 r/min、15～25 r/min、50～300 r/min。

圖1 磨煤機工作原理圖

2 磨煤機磨輥套的改進

2.1 輥套傳熱原理

磨煤機的磨輥套主要用途是傳熱，因此十分容易損壞，磨輥套外面需要與空氣交換熱量，內部需要與冷卻水交換熱量，因此輥套經常發生塑性形變，與輥芯為熱傳導的技術。科學家傅立葉曾用公式表示溫度場與熱流場的聯系，q=-kgradT，其中q為熱流導向，gradT為溫度梯度，T為導熱系數，負號表示熱流導向的方向始終與溫度梯度相反[2]。在普通的分量計算中，有更多分量形式：

2.2 輥套受損力學分析

輥套受損主要是因為輥套出現裂痕，或者混套的局部出現坍陷現象，無法正常使用，輥套在工作的過程中，每轉動一個周期，就要經歷一次加熱以及冷卻，因此輥套產生塑形形變，長此以往，極易出現輥套疲勞狀態，專業的角度講叫“裂紋萌生時期”[3]，輥套從最初開始使用到最終報廢，這段時間叫做輥套的使用壽命，我們用N來表示，裂紋萌生期的應力循環力數為Ni，裂紋擴展應力的循環系數為Np，那么輥套的使用壽命就可以這樣表示：

2.3 磨輥輥套材料的改進

磨煤機輥套的原始材料為FCW6，也就是我們俗話說的高鉻鑄鐵（w（Cr）＞20%）。從 1995年開始，我國鍋爐中這類原件的使用壽命平均為一年左右，為了不影響工作運行，響應每年的安全生產檢修要求，常常輥套還未達到最大使用壽命就提前更換，因此耗資巨大，損失嚴重。從1999年開始，我國逐漸對輥套進行國產化改革，將原材料高鉻鑄鐵，更換為碳化鉻，將主體材料換為碳化鉻，并且以鎳或者鎳合金相粘合，這樣就形成一種新的更加耐磨、耐高溫、防腐蝕、防氧化的高硬度金屬。這種新型國產化材料的硬度（HRA）可以達到80～90，因此有效延長了磨煤機輥套的使用年限。碳化鉻的焊絲成分表如下頁表1：

使用這種材質修復的磨輥，硬度（HRA）會超過60，磨輥套的磨損程度也低于20 mm/a，經過國產化改良的磨輥套的使用年限為兩年左右，是之前進口材料使用年限的一倍，因此每年都節約很多成本，為磨煤機的經濟效益帶來了改善。

表1 碳化鉻焊絲成分表 %

3 磨盤襯板的改進

磨盤襯板是用來保護筒體，使筒體免受研磨體和物料直接沖擊和磨擦，同時也可利用不同形式的襯板來調整研磨體的運動狀態，以增強研磨體對物料的粉碎作用，有助于提高磨機的粉磨效率，增加產量，降低金屬消耗[4]。自從輥套受到了國產化改良后，我們對磨盤襯板也開始了改良研究。

3.1 磨盤襯板使用情況

原磨盤襯板型號為RP1043，這一款磨盤襯板一個是由扇形的磨盤襯板堆積組成的錐狀體，該磨盤襯板的組成元素如表2所示：

表2 RP1043磨盤襯板的組成元素 %

由表2可以看出，國產改良后的磨盤襯板去除了原進口襯板中的鎳含量，提高了錳元素和鉻元素含量，進一步強化了磨盤襯板的耐磨性，同時降低了碳元素含量，增加鐵元素含量，保有襯板的剛性，保證并延長了襯板的使用壽命。

3.2 襯板形狀對比

襯板外側為燕尾槽，內側為梭型體，中間的平面有一定的傾斜角度，經過一段時間使用的磨盤襯板周身會有一定程度的坑洼，因為使用過程中會對磨盤襯板造成一定程度的磨損。其中的窄條襯板是為了防止物料被磨輥卷走，減少煤粉的損耗，增加磨煤機研磨煤塊的效率。原進口襯板與改良后的襯板對比圖如圖2所示：

從4中可以看出，原進口磨盤襯板在使用一段時間后就側偏有比較嚴重的磨損情況發生，經過國產改良后在一定程度上減輕了磨盤襯板側面的磨損情況，因此在形狀方面，磨盤襯板也得到了很好的改良。

圖2 改進前后襯板結構

老化和硬化而失去緩沖作用，受沖擊厚度變薄（原來每塊厚125 mm，現在只有120 mm），使磨輥的活動量變大，磨輥位置中心產生偏移（如果支架中心偏移較大，可以從磨輥空氣密封的間隙看出來，兩側空氣密封間隙會不一樣大），這是造成拉伸桿及螺栓頻繁斷裂的原因。通過人力轉動磨盤一周后，測量磨輥襯板端部卡塊到磨盤擋料圈邊緣的距離，差值在±5 mm以內，可以認為磨輥的位置正確，否則需要進行調整，直到調整到位置正確為止。

4 結語

磨煤機的主要配件為輥套以及磨盤襯板，原進口的磨煤機中磨輥套以及磨盤襯板的使用年限為一年左右，而改進后的磨輥套以及磨盤襯板的使用年限為兩年，使用年限增長的同時，原件費用卻是進口原件費用的一半，因此，改進后的磨輥套以及磨盤襯板每年可以節約80萬元左右的費用，給生產裝置的穩定運行帶來了保障。

（編輯：王海絳）