電加熱技術在磨煤機中的探索與應用

杜亞州，張砷釔

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

在煤化企業中，氣化裝置的磨煤機一般采用MPF輥盤式磨煤機，輥式磨煤機運行一定時間后，應檢查磨煤機輥皮磨損和軸承運行情況，并根據損壞情況進行維修更換。磨輥的工作環境惡劣，高粉塵、高溫、低速的工況對軸承質量和軸承的安裝工藝有著極大的考驗，采取何種安裝工藝和安裝方式，能夠保障軸承的良好性能和安裝后的運行質量，是決定磨煤機是否能安、穩、長周期運行的關鍵。

1 磨輥式磨煤機

1.1 結構與原理

我廠使用由沈陽重型機械集團有限公司設計制造的MP2519輥式磨煤機。MPS型磨煤機是輥盤式、外力加載的磨煤機，該機配置3個自身轉動的磨輥，磨輥為擺動式固定方式，使其在所有負荷及研磨的條件下能水平自動對準。磨輥是磨機的核心部件。該磨輥裝置由輥架、輥軸、輥套、輥芯、軸承、油封等組成。磨輥位于磨盤和壓架之間，傾斜15°由壓架定位。輥套是由硬鎳合金材料制成，成形均勻，使用過程中輥套是單側磨損，磨損達一定深度后可翻身使用，以充分利用耐磨材料[1]。

圖1 磨輥式磨煤機的結構簡圖

1.2 磨輥軸承

軸承是根據特殊要求設計的，有兩種軸承，大軸承為圓柱滾子軸承，小軸承為雙列徑向調心滾子軸承，兩種軸承分別承受磨輥的徑向力和軸向力。由于磨輥的自重，碾磨壓力、磨輥導向作用產生的反作用力均由磨輥軸承負擔。我廠MP2519輥式磨煤機磨輥采用的軸承型號分別為NU2364M和23164CA/W33，均由瓦房店軸承股份有限公司制造，如下表1所示，該軸承體積較大，質量較重，分別為356kg和160kg，對軸承安裝工藝要求極高，為了保證磨煤機裝置的長期運行，必須保證軸承的安裝質量無缺陷。

表1 所用軸承型號表

2 磨輥軸承的損壞原因

影響磨輥軸承壽命的因素通常主要有以下幾個方面：軸承質量問題、軸承的安裝過程、磨機的運行情況等等[2]。軸承質量問題主要由軸承制造商考慮，對于使用者來說，應該了解軸承的工況及載荷狀態，在選用軸承時提供相關參數及工況即可，磨機的運行情況主要根據自身生產條件和工況來定，工況較好時，軸承磨損較小，本文對此不做具體分析，主要針對軸承的安裝進行討論。

軸承的安裝通常由廠內技術人員帶領機修工進行負責安裝，檢修工人的檢修水平與軸承的安裝質量緊緊相連，最為主觀。磨輥軸承多次過早失效或損壞與裝配不當有關，因此必須嚴格按照說明書要求選擇合適的安裝工藝，并根據安裝工藝選擇合適的安裝方法，從而保證軸承總成的可靠性[3]。如果安裝太松或太緊，會造成磨輥軸承過早損壞。當軸承安裝質量高時，軸承可進行長期使用，當安裝質量較差時，多次出現返工現象，費工費時，所以軸承的安裝質量是影響軸承壽命的關鍵。

3 軸承的裝配工藝

對于軸承的安裝，通常的軸承裝配工藝可分為壓入裝配法、、低溫裝配法和加熱裝配法幾種方法。其中，壓入組裝方法需要特殊的壓力機械和相應的輪胎，這限制了其使用范圍。低溫和加熱裝配都是利用熱脹冷縮的原理，但實際操作中低溫裝配法需要使用大量的液氮等低溫液體，使用困難效果較差，相比之下加熱裝配法更易實現，所以加熱裝配法使用最為廣泛。在選擇熱裝配時，必須按照工序一步一步地進行。否則，由于選用的裝配技術不當，可能會造成安裝困難、安裝失敗，甚至損壞已裝配的零部件，通常的加熱方法包括:

(1) 介質加熱法。即，通過水、蒸汽、油等介質，將工件浸入介質中進行加熱。該方法不需要專用設備，易于操作，并且工件被均勻加熱，工件材料的金相結構不會改變，多用于過盈量較小、配合要求嚴格的軸承類工件。

(2) 火焰加熱法。即，火焰用于加熱。在實際操作中，使用乙炔火焰進行加熱，加熱溫度可以高于350℃，這是組裝較小工件的常用方法。對于大型工件，可采用多套切割炬同時加熱。缺點是溫度不易掌握，不易均勻[4]。

(3) 燃料燃燒加熱法。柴或煤，油，焦炭等用作燃燒爐中或直接加熱或加熱工件的燃料。加熱溫度可以達到350℃或更高。通常，可以加熱不太重要的工件或沒有其他加熱條件時[5]。

根據磨煤機的設備安裝工藝要求，磨輥軸承安裝時應避免錘擊，且必須需要采取熱裝配工藝，即安裝時必須要對輥皮、軸承座和軸承進行加熱安裝。在裝置現場裝配時，結合現場的實際情況，只能采用傳統的加熱，采用液化氣或甲醇直接火焰加熱。因為軸承，軸承座的尺寸較大，加熱時間過長，必須多個加熱點同時進行加熱，且耗費人力較多，通常加熱時間為8 h，需不斷地向現場裝置運輸液化氣或者甲醇等，還需人員不斷進行替換。因輥皮壁厚以及軸承、軸承座尺寸大等因素常常會導致受熱面積不均勻，溫度差別較大，造成軸承，軸承座等出現不同的熱應力，進而造成軸承使用壽命短，多次出現安裝完后發現輥皮開裂等不良現象，只能進行反工，重新進行安裝，既損壞了軸承和輥皮，又延誤了工期，且造成了財力人力巨大的浪費，影響裝置的計劃檢修。

圖2 損壞的輥皮

4 熱處理機加熱軸承法

針對軸承安裝加熱不均勻、溫升不可控的問題，避免再次頻繁出現安裝完成后輥皮開裂，重復返工的現象，我廠經過不斷的嘗試和摸索，發現我公司現有應用于管道焊后熱處理的電加熱設備，經過對電加熱設備的原理進行分析和研究，提出磨輥軸承新型電加熱裝配方式，并進行嘗試和試驗。

最終決定采用我公司現有的管道焊后熱處理設備--智能溫控器熱處理器，型號：ZWK-60KW，此電加熱熱處理設備配套有溫控儀、繩式陶瓷加熱片、6路熱電偶溫度檢測控制回路，具有程序穩定功能和自適應控制功能，即可按工藝溫度曲線設定并運行，溫度自動記錄。

首先對焊后熱處理機進行單獨供電，保證電路的暢通，避免過流跳閘等現象，保證軸承加熱的持續性，使用陶瓷式加熱片將磨輥軸承進行內外包裹，分段纏繞，將陶瓷式加熱片均勻分布至軸承全身，后在軸承內外進行包裹保溫棉，對加熱時的軸承進行保溫。根據軸承的材質和熱裝配要求等，設定熱處理機的加熱速率和加熱溫度，如下圖3所示，對軸承進行恒速率均勻加熱，達到加熱溫度后進行安裝。

圖3 熱處理機加熱的軸承

安裝通過這種熱處理方法加熱的軸承后，發現軸承質量良好且沒有損壞，遂利用此方法，對軸承座進行加熱，進行安裝軸承和輥皮。此方法可對軸承、軸承座、輥皮實現全包裹加熱，準確控制升溫、降溫時間及恒溫溫度，且安裝過程簡便，加熱均勻，使用質量可靠，實現了大型設備的軸承安裝方法。

圖4 清洗后的軸承

圖5 安裝好的磨輥

5 結束語

(1)磨輥軸承的損壞通常都是由于軸承在熱裝配中加熱不均勻造成的，安裝質量存在缺陷，導致不斷地出現輥皮損壞，開裂等的返工現象，因軸承尺寸大，受熱不均勻，存在加熱后的熱應力和變形等。

(2)在軸承的熱裝配中，不僅僅可采用傳統的加熱方式，更要采取新型的軸承加熱方式，尤其是在大型設備中，可采用電加熱熱處理機等來實現大型設備的軸承的熱裝配工藝。

(3)在磨輥的軸承、輥皮安裝過程中，使用電加熱熱處理機進行電加熱，可以實現恒溫恒速率的加熱，避免人工加熱出現的加熱溫度不均勻或溫度升降不可控，造成安裝后輥皮開裂，軸承使用壽命縮短等現象。

(4)我公司現有五臺磨煤機，每臺三套磨輥，按以往檢維修周期估算，使用電加熱技術進行熱裝配，每年約減少數十次軸承更換的次數，可節省檢維修費用50萬元，保證裝置的長周期運行，避免裝置的停車機會。

(5)采用此方法，可解決大型的機械設備在維修、裝配過程中經常遇到孔、軸類零件過盈配合問題，同時可以準確控制升溫、降溫時間及恒溫溫度，控制零件的加熱過程，防止被加熱零件過熱，實現電加熱方式，彌補了傳統加熱的弊端。