ATXL500B型散裝水泥螺旋卸船機故障及修復

季貴波 袁錫康 章宇新

（杭州奧拓機電技術股份有限公司，浙江杭州311107）

1974年，瑞典BMH Marine公司設計制造全球第一臺螺旋卸船機，時隔三十年的2004年，我公司自主研發的國產第一臺散裝水泥螺旋卸船機正式投產，運行性能優異，標志著我國已掌握了此類卸船機的核心技術，徹底打破了數十年來螺旋卸船機產品被國外公司技術壟斷和產品全部依賴進口的市場格局，對行業裝備的技術進步具有里程碑意義。

目前，螺旋卸船機可卸物料、適用船型、卸船能力、應用領域不斷拓展和提升，由于其連續、高效、節能、環保的突出優勢，受到干散物料行業廣泛追棒。但若用戶未嚴格按照操作規程使用，會出現一些意想不到的故障，從而嚴重影響其性能，甚至喪失最基本的功能。文章通過以下案例提醒業內相關人士引起重視，以規避類似問題的再次出現。

1 故障現象

2017年9月，我公司生產的一臺ATXL500B型散裝水泥螺旋卸船機在我國沿海某碼頭順利投產，各項技術指標達到設計要求。投產初期的卸船機見圖1。

圖1 投產初期的ATXL500B型卸船機

該卸船機為卸船能力500 t/h的門座移動式散裝水泥螺旋卸船機，取料和輸送核心部件由取料螺旋輸送機（帶取料器）、垂直螺旋輸送機和水平螺旋輸送機組成，即俗稱的三節臂型式。后續輸送系統采用安裝在卸船機門座上的斜槽與岸上帶收塵功能并帶行走式進料小車的全封閉帶式輸送機對接，實現了環保型無塵卸船。

同年12月，該卸船機在累計正常卸載3萬多噸散裝水泥后，出現取料螺旋輸送機、垂直螺旋輸送機異響、振動等機械故障，我公司隨即組成故障聯合工作組前往調研。經檢查發現五種故障現象：⑴取料螺旋輸送機螺旋葉片變形嚴重，見圖2；⑵垂直螺旋輸送機中間支承裝置偏心磨損嚴重，見圖3；⑶取料螺旋輸送機關節處，兩臺液壓回轉驅動裝置的輸出軸彎曲變形、前支撐軸承內外環壓碎、小齒輪斷齒，見圖4；⑷關節處回轉支承一部分齒被啃壞，見圖5；⑸垂直螺旋輸送機進料口與立柱下端之間聯接部位的部分螺栓拉斷等現象。

圖2 螺旋葉片變形情況

圖3 中間支承裝置偏心磨損情況

圖4 液壓驅動裝置輸出軸彎曲變形、軸承碎裂、小齒輪斷齒

圖5 關節處回轉支承 齒被啃壞

2 故障原因分析

我公司大數據顯示：ATXL500B型散裝水泥螺旋卸船機的取料螺旋輸送機螺旋葉片正常使用壽命在卸載散裝水泥600萬噸或運轉24000小時以上；垂直螺旋輸送機中間支承裝置正常使用壽命在卸載散裝水泥120萬噸或運轉4800小時以上；維修檔案無取料螺旋關節處液壓回轉驅動裝置、回轉支承齒輪、垂直螺旋輸送機進料口與立柱下端之間聯接部位螺栓等部位的維修記錄。顯然這臺卸船機產生的故障極不正常。

為找到產生故障的根本原因，工作組打開了后續輸送設備，發現了殘留的大量異物，以鐵塊和石塊為主，其中鐵塊的最大平面尺寸達280×200mm，最大厚度達20mm，見圖6。從圖中可以看出：除20mm厚的圓形鐵餅變形較小外，其他鐵塊均有不同程度變形，石塊已被擠碎成大小不等且不規則的形狀，見圖7。

圖6 殘留的鐵塊

圖7 殘留的鐵塊和石塊

根據現場發現情況，公司組織相關部門進行了會診。經分析討論并向使用方操作工驗證，對造成本次故障的原因作出結論：

船運的散裝水泥除前二船正常，后面來的均含有異物。混入物料中的大鐵塊、石塊被取料器喂入后，由于尺寸過大，而取料螺旋輸送機的螺旋管軸（內管）與外管之間的空間有限且受到螺旋葉片方向限制，因此，高速旋轉的螺旋葉片就反復掏取、打壓異物，石塊在被擊碎后進入取料螺旋輸送機內，鐵塊在理順方向或變形后進入取料螺旋輸送機內；在此過程中螺旋葉片也因受到反作用力而不斷變形、磨損，最終形成了故障現象⑴的結果。

進入取料螺旋輸送機內的異物順利轉運至垂直螺旋輸送機內，到達中間支承裝置后，由于中間支承裝置系三點支承的特殊結構，其橫截面通道被均分為三個扇形的小通道，因此，異物被再次阻擋并經歷無數次的旋轉翻滾、擠壓、打擊，石塊在被無數次的擊碎后進入下一段節內，鐵塊在理順方向或變形后進入下一段節內；異物就這樣依次通過所有中間支承裝置，最終進入水平螺旋輸送機內；在此過程中中間支承裝置也因受到反作用力而不斷變形、磨損，最終形成了故障現象⑵的結果，且由于偏心磨損造成失去原有動平衡，從而產生垂直螺旋輸送機的振動。

使用中存在設備操作規程禁止的整機邊走邊卸并同時打深洞取料行為，使取料螺旋輸送機頭部承受額外的行走阻力、物料坍塌時的側向沖擊力和側壓力，經取料螺旋輸送機長力臂放大后傳遞到關節處的扭矩很大，大大超出了正常操作的設計值，因此，造成關節處扭曲變形，從而大小齒輪嚙合偏離正常運動軌跡，最終造成了故障現象⑶、⑷、⑸的結果。由此可見，故障原因是違規操作造成的。

3 消除故障的措施

站在對客戶負責的高度，為盡快恢復設備的正常運轉，經研究決定采取以下解決措施：

3.1 對使用方操作的要求

（1）嚴格控制所卸物料中混入鐵塊和石塊等異物，特別是大尺寸的異物。

（2）嚴禁門機邊走邊卸、打洞取料操作，萬一塌料、埋料時禁止臂架的任何操作（即塌料、埋料時臂架應保持原狀，待物料排空后方可恢復正常操作）。

3.2 在使用方遵守以上要求的前提下，為徹底杜絕類似問題再次出現，采取預防性修復措施

（1）重新制作一套取料螺旋輸送機、垂直螺旋輸送機的螺旋管軸，并將螺旋葉片厚度加厚2mm，靠中間支承裝置兩端采用雙頭螺旋葉片。

（2）更換中間支承裝置總成。

（3）垂直螺旋輸送機下端與垂直梁之間再增加一道抱箍。

（4）取料螺旋輸送機關節處，更換回轉支承、液壓回轉驅動裝置及小齒輪，以恢復原功能。

（5）垂直螺旋輸送機進料口與立柱下端聯接處，改螺栓聯接為軟聯接，以釋放取料螺旋因受外力而傳遞過來的額外扭力。

4 整改效果

2018年2月，以上操作和修復措施落實到位，重新開機試車，各項性能恢復如初，已穩定運行至今。

以上案例表明，執行設備的操作規程是最基本的要求，有時也是預防設備故障的最關鍵因素，散裝水泥螺旋卸船機也不例外。