首陽煤礦振動篩結構簡化研究

楊軍戰

（山西煤炭運銷集團首陽煤業有限公司， 山西 高平 048402）

1 工程概況

振動篩使用于首陽煤業地面生產篩分系統，原煤篩分產量為11萬t/月，功率90 kW，處理量300 t/h，振動篩主大梁共安裝有3部激振器，為一字排列安裝，帶動篩體振動，從而實現篩分物料，振動篩主大梁尺寸700 mm×730 mm×3 600 mm，重量5 t。在使用過程中，主大梁中部經常被振裂，噪音大，需要經常加固電焊維修，每次維修用工：電焊工2人、檢修工4人、電工1人、輔助備料3人，檢修2個班時，總共計20工時。用于備料、運料、電焊，安裝拆卸防塵罩、調運輔料等工作。每次使用耗費材料：高強度鋼板20 mm×500 mm×600 mm鋼板8塊，506高強焊條4包。振動篩大梁預計每年更換1個。由于振動篩大梁不定期損壞，影響正常生產，并且具有嚴重的安全隱患，給檢修工作增加了較大工作量和困難，為降低振動篩維修頻率，對原有設備進行改造處理。

2 故障原因分析

現場對振動篩大梁開裂部位分布進行觀察，由于現場振動篩工作時產生大量灰塵，必須進行噴水降塵，振動篩大梁上布滿煤泥灰塵，經過清水沖洗，現場工作人員仔細觀察發現，振動篩大梁開裂部位主要分布在中間激振器固定底部以及中間激振器固定底部的背部，即在振動篩大梁中部的上下兩面。裂紋長度為3～8 cm，數量為8條，其他部位未發現。

現場維修工人對振動篩的使用進行描述，了解和觀察振動篩大梁開裂情況：維修工人把振動篩大梁開裂部位，采用高強度鋼板20 mm×500 mm×600 mm鋼板8塊，506高強焊條4包，花費16小時電焊加固后，在使用15天后，振動篩重新出現異常聲音，振動篩整機出現異常振動，側行振動變大，篩分效果變差，整機聲音變大。振動篩大梁開裂部位又重新出現。另外檢修人員反映，中間激振器固定螺栓時有折斷現象。

2.1 異常聲音發生原因

當大型振動篩的大梁存在的裂紋慢慢加深時，振動響應信號的特征將有如下幾種變化規律：

1）當大型振動篩的粱上出現裂紋時，低頻部分對應的頻率成分的相關幅值會大大降低。例如在雙梁模型的梁上制造一個深度為3 mm的裂紋時，404 Hz和450 Hz處的幅值大約可以下降到無裂紋時的20%左右。

2）隨著裂紋深度越來越深，一些頻率成分會產生頻率不變、幅值減小的現象,到最后甚至出現了消失的現象。

3）隨著裂紋數量越來越多，無裂紋時對應的頻率成分會發生頻率下移,幅值減少的現象，最后，會使得該頻率的成分消失。同時還會產生一些無裂紋沒有的頻率成分,這些增加的頻率成分,使得故障更加清晰明了，讓故障診斷更具參考價值[1]。

2.2 振動篩運行異常的表現及原因

1）扭振。扭振對振動篩危害最為嚴重。激振器的轉動齒輪出現打齒或傳動齒輪與傳動軸間鍵連接出現“滾鍵”等情況，偏心塊合力方向出現夾角，從而發生扭振。雙激振器因為通過的轉動軸連接不當，如蛇形簧或法蘭盤連接位置不正確或其中某一激振器故障，都會產生上述扭振現象，而激振器故障又通常是因為裝配及潤滑不當造成的。

2）彈簧失效。彈簧失效表現為不同位置的支撐彈簧剛度相差懸殊或發生斷裂。原因基本上為使用壽命達到極限且未能及時更換;工作環境積煤積塵或卡有異物;支撐座不水平或各分布點高度不一致;上下支撐位置不對中;不同廠家不同規格產品混用;阻尼簧的壓蓋受力不均勻等。

3）與固定物發生碰擊。振動篩運動部分與下溜槽、來料斗、防塵罩等固定物間隙過小或卡阻異物，篩機使用過程中，過分追求防塵防跑粗防灑煤等效果，盲目增加一些附件或單純的縮小振動部和固定設施間的距離使參振質量在某點突變，都會造成不當的后果。

4）偏載。給料方向存在問題導致給料不勻。

5）長期篩分效果不佳，由于物料及篩板等原因造成的篩面堵塞等。

6）篩板固定不牢或有破損產生二次振動，增加沖擊載荷。

7）轉動部位與運動體對中偏差太大，其中以萬向聯軸節表現最為嚴重。

由于振動篩在使用過程中各種運行異常往往同時發生，幾種異常現象疊加嚴重導致篩機結構的破壞，如橫梁、縱梁、激振梁、側幫等部件出現疲勞裂紋乃至最終斷裂。在實際工作中，篩機結構受到破壞的多為橫梁中間段、兩側板及激振梁翼板連接段等受力突出部位[2]。

組織人員分析振動篩大梁開裂原因：振動篩大梁中部激振器沖擊而造成。

3 振動篩技術改造方案與實施效果

3.1 技術改造方案

1）結合首陽煤業實際生產任務篩分量情況，在保證原振動篩生產性能參數不變的前提下，通過對大梁進行加固，并拆除大梁中部激振器，減少了對大梁的振動沖擊性，確保振動篩大梁使用。

2）兩側減振器采用萬向聯軸器連接，簡化了設備結構，減少維修量。

3）對兩側激振器增加配重，并調整同步平衡，避免扭振、亂振現象，使整個振動篩面振動一致。

4）通過支腿相互連接、加固工作，增加了整機穩定性和平衡性。

5）更換振動篩全部支撐彈簧，保證支撐平衡。

3.2 實施效果

技術改造后如圖1所示，通過技術改造，首陽煤業振動篩開焊故障消失，通過簡化與優化振動篩結構，維修作業大幅減少，降低了維修人員勞動強度，確保了施工人員安全系數，并預計每年節約維修資金10萬元（包括人工費用、材料費用）。另外可額外增加6個生產日，增加原煤產量2萬t左右。振動篩在使用一年后，未發生大梁開焊事故。

圖1 振動篩改造后效果

4 結論

首陽煤礦經過簡化振動篩主體結構，降低了振動篩維修頻率和噪音，既維持了設備性能，又保證了煤礦正常生產日產量，并進一步提升了維修作業安全系數。