刮板輸送機機殼體貫穿軸處的密封結構改進技術探究

張光偉

（上饒中材機械有限公司，江西 上饒 334000）

刮板輸送機是一種封閉式輸送機械，在密閉的機殼內，借助牽引鏈條的運動來連續輸送物料的運輸設備。該輸送機工作時，物料通過進料溜管，連續流入機殼內，由于物料自身的重量以及牽引鏈條運動產生壓力的作用，使物料之間產生了內摩擦力，這種摩擦力保證了料層之間的穩定狀態，并足以克服物料在機殼中移動時所產生的外摩擦力，使物料形成連續整體的料流而被輸送。廣泛應用于冶金、電力、礦山、建材等行業，在火力發電站中多用于原煤、爐渣等顆粒物料的運輸。

刮板輸送機殼體貫穿軸處的密封結構一般是在設備殼體開孔處填充密封繩或氈圈，并用壓蓋壓緊以起到防塵密封作用，但是這種機殼密封方式會存在以下缺陷：在輸送物料粒度較小的情況下，設備在長時間的帶料運轉下物料粉塵就會透過密封繩和壓蓋跑出殼體，以及進入軸承座內，造成軸承卡死現象。

在火力發電站中用于輸送原煤的刮板輸送機位于鍋爐上方，用于接收上游原煤料倉的來料并給下游鍋爐送料。刮板輸送機的出料口通過管道與鍋爐直接連接，鍋爐內存在600～800℃的高溫爐氣，為防止鍋爐內的高溫爐氣反竄至刮板輸送機內而引燃原煤造成事故，生產工藝上需要從刮板輸送機尾部向刮板輸送機內持續送氣，使得刮板輸送機內始終保持≥0.35MPa的氣體正壓，從而避免高溫爐氣反竄。

在普通工況下，刮板輸送機內部沒有氣體正壓力，設計的環形密封結構能有效起到防塵密封作用并得到廣泛應用。但在火力發電站用于輸送原煤的特殊工況下，因輸送機殼體內始終存在較大氣壓，原設計的環形密封結構不能完全阻隔氣體流通，間隙處始終存在漏氣現象。且原煤物料存在大量極其細小的粉狀顆粒，原設計的密封結構并不能達到預期的完全密封效果，仍存在大量煤粉隨高壓氣體逸散而泄漏的情況。煤粉被高壓氣體從殼體貫穿軸處吹出，恰好對應軸承座與軸的間隙位置，煤粉易被吹進進外置式軸承座的內部，在軸承座內部長期積累造成潤滑油損耗，軸承座內腔堆積大量干燥煤粉，從而加劇軸承的磨損。因此，對原刮板輸送機的頭、尾部殼體貫穿軸處的密封結構進行改造升級并起到了有效的密封作用，本文對此改進技術予以說明。

1 頭部殼體貫穿軸處的密封結構改進

刮板輸送機頭部殼體貫穿軸處的原密封結構如圖1所示。原設計在頭部殼體貫穿軸的開孔處焊接密封環，設備安裝時，先將壓蓋套到軸上，再將頭軸及鏈輪整體吊裝至頭部殼體上，待軸承及軸承座安裝就位后，向密封環內盤繞填充氈圈并用壓蓋壓住，再通過擰緊螺栓將壓蓋向內擠壓從而壓實氈圈，讓氈圈與軸緊密貼合密封起到密封作用。因設備內部氣壓比外部大很多，煤粉被高壓氣體從殼體貫穿軸處吹出，并被吹進軸承座的內部，在軸承座內部長期積累造成潤滑油損耗，軸承座內腔堆積大量干燥煤粉，從而加劇軸承的磨損。另有一部分煤粉堆積在頭部殼體外側。

圖1 頭部殼體貫穿軸處原密封結構

改造后頭部殼體貫穿軸處的密封結構如圖2所示，首先，通過加長頭軸的長度，使得軸承座與殼體之間留有足夠的空間來安裝密封結構。安裝時將密封環2套入頭軸1上，密封環與頭軸過盈配合，與頭軸同步旋轉；用螺栓將端蓋5安裝在殼體3外，并用石墨盤根4纏繞在端蓋與殼體之間的空槽中，擰緊螺栓壓實盤根；用石墨盤根7纏繞在頭軸與端蓋之間的空槽中；將壓蓋8安裝在端蓋外側面，并通過擰緊螺栓將壓蓋向內擠壓從而壓實石墨盤根；將氣管6安裝在端蓋上，并將氣管接入現場氣泵，持續施加比殼體內更高的氣壓。

圖2 頭部殼體貫穿軸處改造后的密封結構

此方案在頭部殼體貫穿軸處做了三重密封保障，第一重是在內側增加迷宮式機械密封，設備開機運轉時，密封環2與頭軸1同步轉動，端蓋5與殼體3固定不動，在密封環2與端蓋5之間形成了若干個依次排列的環行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，大顆粒煤粉在通過曲折迷宮的間隙時產生節流效應而被阻隔，達到阻漏的目的；第二重是在端蓋5處增加密封風，使得密封環2與端蓋5之間的環行密封齒處的氣壓高于殼體內部的氣壓，阻隔細微煤粉顆粒進入環行密封齒內；第三重是在旋轉軸處增加多層石墨盤根密封，通過壓蓋8對石墨盤根7施加壓力，使得石墨盤根與頭軸緊密貼合，阻隔細微煤粉顆粒通過旋轉軸周圍間隙向外泄漏。端蓋5與殼體3二者相對固定，貼合面處采用石墨盤根4密封，阻隔煤粉通過殼體間隙向外泄漏。石墨盤根具有自潤滑的優點，可在高溫高壓環境中長期使用，此處采用石墨盤根能提升密封效果，并延長設備維護保養周期。此方案從多角度入手，有效地解決了內部高壓造成頭部殼體貫穿軸處的粉塵泄漏問題。

2 尾部殼體貫穿軸處的密封結構改進

刮板輸送機尾部殼體貫穿軸處的原密封結構如圖3所示，原設計在尾部殼體貫穿軸處焊接密封環，設備安裝時先將活動板安裝在尾部殼體外側，再將氈圈盤繞填充在密封環內，再安裝軸承座，利用軸承座的凸臺對氈圈壓實，讓氈圈與軸緊密貼合起到密封作用。而火力發電站項目的輸煤系統刮板輸送機因設備內部氣壓比外部大很多，煤粉充斥在設備內各個部位，一旦有漏氣的部位，則煤粉就會順著氣流被吹出，即使尾部沒有積料的情況，尾部殼體內也會存在大量細小煤粉。且長期工作后氈圈易硬化使得氈圈與旋轉軸之間易產生間隙，存在漏氣情況，無法起到有效的密封作用，使得煤粉泄漏。在尾部軸承座與活動板直接接觸的情況下，煤粉直接通過軸承座凸臺與軸之間的間隙進入軸承座內部，造成軸承磨損。另有一部分煤粉堆積在尾部體外側。

圖3 尾部殼體貫穿軸處原密封結構

通過多番探討及細致研究，決定從殼體活動板間隙這個根源上解決問題，加長尾軸并將軸承座外移增加殼體活動板與軸承座之間的空間，在此區域內增加多重密封結構。改造后尾部殼體貫穿軸處的密封結構如圖4所示，首先，通過加長尾軸的長度，使得軸承座與殼體之間留有足夠的空間來安裝密封結構。安裝時先在密封環4內側安裝骨架油封3，再用螺栓將密封環4緊固安裝在殼體2外，密封環上有注油孔，安裝后用注油槍對骨架油封進行注油潤滑；用石墨盤根5纏繞在尾軸1與密封環之間的空槽中；將壓蓋6安裝在密封環外側面，并通過擰緊螺栓來壓實石墨盤根；將尾部軸承座9內部開槽，安裝骨架油封8；將密封環7套入尾軸1上，密封環與尾軸過盈配合，與尾軸同步旋轉。

圖4 尾部殼體貫穿軸處改造后的密封結構

此方案在殼體貫穿軸處做了三重密封保障，第一重是在旋轉軸與殼體活動板處增加骨架油封3并注油潤滑，油封與軸之間存在油封刃口控制的油膜，此油膜具有流體潤滑特性，在液體表面張力的作用下，油膜的剛度恰好使油膜與空氣接觸端形成了一個新月面，防止了工作介質的泄漏，從而實現了旋轉軸的密封；第二重是在旋轉軸處增加多層石墨盤根密封，通過壓蓋6對石墨盤根5施加壓力，使得石墨盤根與尾軸緊密貼合，阻隔細微煤粉通過旋轉軸周圍間隙而泄漏；第三重是在軸承座內側增加迷宮式密封，設備開機運轉時，密封環7與尾軸1同步轉動，軸承座9固定不動，在密封環7與軸承座9之間形成了若干個依次排列的環行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，顆粒煤粉在通過曲折迷宮的間隙時產生節流效應而被阻隔，達到防止粉塵進入軸承座內的目的。石墨盤根具有自潤滑的優點，可在高溫高壓環境中長期使用，此處采用石墨盤根能提升密封效果，并延長設備維護保養周期。此方案從多角度入手，有效地解決了內部高壓造成頭部殼體貫穿軸處的粉塵泄漏問題。

3 結語

本項新型密封結構技術具有新穎性、創新性，利用不同結構原理的密封型式組合配套使用，在實際應用中能起到良好的密封效果，提升設備運行的穩定性，降低設備運行過程中的故障率，減少大量的設備維護保養工作。本項新型密封結構技術在越南升龍火力發電站中的原煤輸送刮板輸送機上自2018年應用至今，使用效果良好。

綜上所述，對于刮板輸送機殼體貫穿軸處的多重密封結構改進設計，能有效地從多方面對殼體貫穿軸處起到良好的密封作用，防止細微粉塵泄漏，同時對軸承起到防塵保護作用。