棒磨機減速機改造研究

王多旭 呂富強

摘 要：筆者曾工作的某國內煤化工企業，磨煤工段六臺棒磨機主減速機，多次出現打齒、斷軸情況，為此對其進行了技術改造，并對改造前后的設備溫度、振動、粘度和粒度分布情況進行了對比。結果表明，減速機改大后，降低了設備溫度、振動，減少了磨煤機故障停機的頻次，對維護系統穩定運行具有指導意義。

關鍵詞：煤氣化;磨煤機;減速機;振動;管道煤漿

氣化裝置選用了GE水煤漿加壓氣化技術，共設磨煤機6臺（5開1備），設計單臺負荷120t/h，由南方某公司設計供貨。

項目承建初期，煤氣化備煤系統故障頻發，后對磨煤機主減速機進行了改造，實現了單臺磨煤機連續穩定運行，為公司帶來了良好的經濟效益。

1 棒磨機工作原理

棒磨機由異步電動機、減速器、空氣離合器與小齒輪連接，直接帶動筒體上的大齒輪傳動，驅動筒體部旋轉，筒體內部裝有適當的研磨介質，在離心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度， 呈拋落狀態落下，欲磨制的物料和水由給料管連續地進入筒體內部，被運動著的鋼棒粉碎和研磨，并通過溢流和連續給料的力量將產品排出。棒磨機出料部采用圓筒篩結構，同時設有圓筒篩出料罩。同時經過圓筒篩的初步篩分，以進行下一段工序處理。

2 磨煤機運行瓶頸問題

筒體頻繁漏漿跑漿，停機消漏造成磨煤機頻繁啟停，對設備沖擊損壞較大。

磨煤機氣動離合器氣源系統和氣動離合器頻繁故障。

磨煤機主減速機采用某進口品牌的硬齒面減速機，減速機傳動扭矩大，采用油站壓力潤滑，散熱效果良好，設有油溫、油壓報警連鎖，并傳至DCS。但磨煤機主減速機選型偏小，主減速機多次出現打齒、斷軸情況。

磨機加棒量無法達到設計值，產能及漿料品質無法達到要求。

3 改進措施

從281空壓站引用氣源穩定的儀表空氣用于磨煤機氣動離合器，降低了氣動離合器的故障率，2017年4月份至今，因氣動離合器氣源問題停機次數為零。

對磨煤機筒體螺栓密封件進行改造，筒體消漏頻次由原先的每日消漏降低至1次/周。

筒體螺栓孔密封采用專利技術，墊圈設計為彈性石墨密封圈+碗形鋼式墊圈組合的全貼合密封結構，有效防止了漿液的泄漏。

根據多家棒磨機供貨商和煤化工企業多年運行監測數據得出的經驗，加棒量占筒體容積22%時為運行最優模式。通過調整加棒量、定期檢查、維護，減速機的損壞問題得到緩解。

四號磨機主減速機改造，2017年4月份至今，因主減速機損壞停機次數為零。

根據美國AGMA齒輪標準，磨煤機主減速機應用的負載系數應≥2。

15A型號減速機額定功率2380kW;電機功率1600kW，

額定轉速995RPM;負載系數（SF）=2380/1600=1.48。

19A型號減速機額定功率4861kW;電機功率1600kW，

額定轉速995RPM;負載系數（SF）=4861/1600=3.03。

由此可以判定，成套方對減速機選型偏小是造成磨煤機系統頻繁故障的主要原因。

將主減速機由原來的15A更換成19A，同時，更換匹配的主減速機、主電機機座及主減速機輸出軸靠背輪，輸入軸聯軸器由柱銷聯軸器改成蛇簧聯軸器，施工過程中破除主減速機、主電機機座二次灌漿層，軸系各部件安裝完成后重新進行二次灌漿和找平找正。

主減速機增設振動檢測系統，同時將主減速機的測溫信號引入中控監控界面，實現了對磨煤機主減速機這一薄弱環節的實時監控。

四號磨機改造后，磨機機組振動良好。各種工況下的軸系振動如表1。

通過4號磨機改造后的機組運行參數及漿料品質分析，磨機在高負荷、接近設計工況下運行穩定。四號磨機改造后加棒量可明顯增加，不合格的粗粒子含量明顯減小，而粗粒子過多會影響到氣化系統的穩定運行，如表2。

4 工程建議方案

4.1 分期改造設想和工藝選擇

對比四號與其他磨煤機的運行情況和漿料品質，從技術層面上看，分期改造剩余五臺減速機，并采用19A型號減速機的方案可行。改造后正常運行模式采用四開一備一檢修。

4.2 主減速機改造存在的風險

在施工準備工作全部完成的情況下，單臺磨機從停機到改造完成、具備帶料開機的時間為30天（施工周期按10天，灌漿料凝固期20天），磨煤系統長時間無備機，其他磨機無法計劃性進行維護檢修，系統存在因故障而降負荷的風險。

5 投資估算和經濟分析

5.1 改造費用核算

主減速機（含振動監測系統、輸入軸聯軸器）50萬元、機座及靠背輪8.9萬元、機械安裝費12.3萬元、土建施工費2萬元，總費用73.2萬元。

5.2 節省費用

主減速機改造完成后，運行模式將由現在“五開”變為“四開”。

單臺磨煤機的用電量計算（按300天/年計算）：

額定功率1600kW電流60A電壓10kV

電度=1.732×10×60×24×300=7482240度，平均電費0.5元/度

節省費用=7482240度×0.5元/度=374萬/年

5.3 經濟評價

從經濟性方面看，對主減速機實施改造是可行的。

6 結論和建議

繼續實施剩余五臺磨機減速機改造。

每臺磨機運行2個月左右停機進行筒體螺栓復緊、軸系對中復查調整、氣動離合器拆檢、儀表測量點檢查緊固、螺旋給料機拆檢等系統性維護檢修工作，以提高磨煤運行的穩定性。

大修周期一般為5-10年，在主減速機改造期間，結合大檢修周期，引進專業隊伍檢查磨煤機主軸瓦和大齒輪、筒體、小齒輪軸、滾筒篩，更換部分磨機襯板，撿出磨機內斷棒及直徑小于45mm的鋼棒并視情況進行補充。

作者簡介：

王多旭（1985- ），男，陜西西安，工程師，學士，2009年本科畢業于太原理工大學過程裝備與控制工程專業，主要從事煤化工方面生產和技術管理工作。