吳宏倫

（江蘇常熟發(fā)電有限公司檢修分公司，江蘇常熟215536）

江蘇常熟發(fā)電有限公司一期4臺300MW火力發(fā)電機組，鍋爐采用上海鍋爐廠引進技術(shù)生產(chǎn)的UP型亞臨界壓力直流爐。鍋爐采用四角切圓燃燒，配套制粉系統(tǒng)為正壓直吹式系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)主設備是中速磨煤機，其型號為ZGM95G（MPS-190），每臺爐配5臺該磨煤機，4用1備。該磨煤機屬引進巴布克可公司技術(shù)的國產(chǎn)第一代輥輪式中速磨煤機。

1 ZGM95G磨煤機密封結(jié)構(gòu)特點

由于中速磨煤機通常使用在正壓式系統(tǒng)中，故對磨煤機本體的密封性能要求相對較高。第一代輥輪式中速磨煤機下架體動靜間密封，見圖1，采用兩道動密封結(jié)構(gòu)：（1）傳動盤裙邊與動密封上環(huán)的密封。（2）傳動盤軸徑與齒型密封環(huán)（迷宮環(huán)）的齒形迷宮密封。在兩道動靜密封之間形成一環(huán)形空腔結(jié)構(gòu)，在其中通入冷密封風，密封風風壓高于磨煤機內(nèi)部一次風熱風風壓，形成氣密封，以阻止磨煤機內(nèi)部熱一次風外泄。中速磨煤機下架體動靜間的有效密封既可防止一次風中粉塵漏出污染環(huán)境，又可防止大量熱源損失和影響磨煤機周圍其他設備的正常運行，同時此處密封也是該型磨煤機漏粉治理的難點。

圖1 ZGM95G中速磨密封結(jié)構(gòu)

2 ZGM95G磨煤機傳動盤裙邊損壞原因分析

在重視了中速磨煤機下架體動靜密封間隙的控制后，江蘇常熟發(fā)電有限公司一期4臺爐20臺磨煤機漏灰情況得到了極大的改善。但是，在有些不正常的運行工況下，特別是在石子煤多、一次風量不足等情況下，會造成磨煤機一次風室內(nèi)石子煤（甚至是來不及被一次風吹走的煤）堆積。這時不可避免地會有石子煤等雜質(zhì)被擠入動靜密封間隙中，造成動靜密封配合面磨損并使密封風泄漏流量加大而風壓降低，破壞密封結(jié)構(gòu)，加劇了泄漏等。同時，由于磨煤機傳動盤采用球墨鑄鐵澆鑄后加工制造，石子煤等雜質(zhì)在被擠入動靜密封之間時會對傳動盤裙邊產(chǎn)生較大的擠壓力，從而使傳動盤裙邊產(chǎn)生磨損、裂紋等缺陷。此類缺陷已在多臺磨煤機的大修中被發(fā)現(xiàn)。

傳動盤裙邊的損壞（如裂紋、迸裂等），更使磨煤機下架體的泄漏加劇，造成磨煤機迷宮環(huán)的使用壽命縮短，有時磨煤機因此被迫停運，需進行解體檢修，直接增加備件和檢修的各種費用的支出。所以，如果在大修中發(fā)現(xiàn)傳動盤裙邊出現(xiàn)裂紋等的缺陷，一般不再繼續(xù)使用。

3 ZGM95G磨煤機傳動盤裙邊修復時應考慮的因素

ZGM95G中速磨傳動盤單件重量約6.2 t，屬該型磨煤機最重的部件之一。按2000年采購價約15萬元人民幣以上，如就此報廢則損失較大，故應盡量考慮修復再利用。

如果單從結(jié)構(gòu)上考慮只需將原傳動盤裙邊車掉，重新加配1只，原理非常簡單。但由于ZGM95G中速磨大修使用期小于機組的大修期，一般實行狀態(tài)檢修制度，故中速磨大修工作往往在機組運行過程中實施，此時鍋爐制粉系統(tǒng)將失去備用，所以對磨煤機的大修工作要求及時、可靠，因此對此部件的修復也需保證其修復的可行性和修復后的工作可靠性。在研究確定修復方案時需反復推敲。

3.1 從結(jié)構(gòu)強度角度考慮

因傳動盤在磨煤機中主要用于傳遞磨煤機減速機的輸出扭矩、承受磨煤機上部的加載力和部件重量（ZGM95G型磨煤機的加載和自重構(gòu)成的正壓力約有110 t，考慮工作時的動載荷可達220 t），所以在修復中要盡量不破壞原有力矩的傳遞通道，減少因在傳動盤上過量車削和鉆孔而使其結(jié)構(gòu)強度的減弱。在新配裙邊與傳動盤的連接形式上盡量少用螺栓連接，故在此主要選用過盈緊配合連接，其過盈量根據(jù)需用的配合緊力來計算校驗。

3.2 從結(jié)構(gòu)尺寸角度考慮

傳動盤裙邊內(nèi)側(cè)直徑尺寸達D1830mm，其加工面原設計圓跳度要求為不大于0.1mm，所以修復后在結(jié)構(gòu)尺寸上應首先保證新加工的裙邊內(nèi)徑與傳動盤母體的同心度，不發(fā)生徑向偏移。而以過盈緊配合為主的連結(jié)形式，正好能保證裙邊內(nèi)圓經(jīng)車加工后能滿足此同心度的要求。

3.3 從用材的角度考慮

傳動盤為球墨鑄鐵制造，球墨鑄鐵脆性，故其裙邊受外力的擠壓易產(chǎn)生開裂。為防止類似情況再次發(fā)生，新鑲配的傳動盤裙邊采用了鑄鋼件（ZG230-450），提高了該部位的強度，另一方面即使以后再次磨損需修復，也可考慮用堆焊修復的方法，減少重復修復的費用。

另外由于與裙邊內(nèi)側(cè)配合的動密封上環(huán)的材質(zhì)也同樣為鑄鋼件，在磨煤機惡劣的運行工況中，兩者相對轉(zhuǎn)動中可能會產(chǎn)生摩擦，為防止同種鑄鋼件金屬摩擦后的粘滯現(xiàn)象，故在動密封上環(huán)的與傳動盤裙邊的配合部位加配一球墨鑄鐵墊，并在其外緣加工成鋸齒狀，這樣即使有相對磨損也不至于損壞重要部件。

3.4 從溫度變化的角度考慮

磨煤機在投運前，熱一次風吹入中架體下半部的環(huán)形一次風室，在傳動盤受熱的過程中，由于傳動盤母體體積質(zhì)量較大，而新的裙邊體積質(zhì)量相對較小，兩者質(zhì)量不同因而溫升速率也不同，可能會存在溫差而導致膨脹不均的現(xiàn)象，造成在冷態(tài)下緊配合的裙邊在熱態(tài)溫度變化時會松脫。因此，為保證連接可靠性，在過盈連接的基礎(chǔ)上輔以少量螺栓連結(jié)。

4 傳動盤裙邊修復數(shù)據(jù)的確定[1，2]

4.1 連接配合的基本尺寸的確定

根據(jù)傳動盤裙邊結(jié)構(gòu)尺寸，初步確定配合尺寸為D 1650mm，按《GB/T1801—1999極限與配合公差帶和配合的選擇》選擇配合代號為基軸制過盈優(yōu)先配合，即配合尺寸為

由此可計算出：

最大可能過盈量為Y=0.97mm=0.97×10-3m；

最小可能過盈量為Y=0.728mm=0.728×10-3m。

4.2 連接配合過盈量的校驗

因為過分緊的過盈量產(chǎn)生的配合應力可能會超過強度極限而造成部件損壞，導致修復方案失敗，所以有必要對所選擇的過盈量進行校驗。校驗的方法是根據(jù)新裙邊所使用的材料的強度，可以計算連接配合的過盈量的極限值。將之與所選的優(yōu)選配合相比較，以驗證所選的過盈配合的合理性。

按《機械零件設計手冊》有關(guān)圓柱面過盈連接的計算方法，可進行如下計算。

（1）計算新鑲配的傳動盤裙邊（屬包容件）不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大壓力：Pmax2。

本例中，擬采用ZG25材質(zhì)（即ZG230-450），屬塑性材料，其屈服強度σS2=230 MPa。包容件外徑d2=1930mm，配合直徑d=1650mm。可計算得：

（2）計算新鑲配的傳動盤裙邊不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過盈δmax。

本例中，被包容件內(nèi)徑d1=1280mm，包容件外徑d2=1930mm，配合直徑d=1650mm。根據(jù)和的值，查圖表[2]得=65×10-12。

說明在本例過盈配合中，要使新鑲配的傳動盤裙邊不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過盈量應小于3.53mm，所以保證零件不產(chǎn)生塑性變形所選的最大過盈Ymax≤δmax=3.53mm=3.53×10-3m。

（3）比較。

本例4.1中，已根據(jù)優(yōu)先配合確定的最大過盈Y=0.97×10-3m，遠遠小于保證零件不產(chǎn)生塑性變形所選的最大過盈Ymax=3.53×10-3m，說明此優(yōu)選配合尺寸具有較多的材料強度儲備，是可靠的。

4.3 裝配溫度計算

本例中，因為鑲套環(huán)的安裝需采用“熱套”的方法進行安裝，所以還需要計算一下裝配溫度t1是否可行：

按《機械零件設計手冊》圓柱面過盈聯(lián)接計算方法，取裝配間隙包容件材料的線膨脹系數(shù)a1=11×10-6（1/℃），裝配環(huán)境溫度t=25℃。

根據(jù)經(jīng)驗，此裝配溫度（169℃）是合理可行的。

5 ZGM95G磨煤機傳動盤裙邊修復方案介紹

綜合以上分析，現(xiàn)采用圖2所示的修復方案。

圖2 傳動盤裙邊修復局部放大圖

（1）在大立車上車去傳動盤裙邊，直至去除裂紋缺陷，并利用著色探傷法驗證。

（2）澆鑄一環(huán)形裙邊毛坯，配合傳動盤尺寸對裙邊毛坯內(nèi)徑配合處進行初加工并防止其變形。

（3）確定輔助連接螺栓分布位置，并鉆螺紋孔。

（4）均勻加熱裙邊毛坯，使之熱脹，并熱套于傳動盤機體上，趁熱態(tài)及時利用輔助連接螺栓收緊，使裙邊毛坯緊貼在傳動盤上。

（5）待冷卻后按照裙邊原始尺寸對其進行精加工。

（6）另澆鑄一安裝于動密封上環(huán)上的鑄鐵環(huán)，并進行精加工。待安裝時與新的傳動盤裙邊相配合，達到控制間隙的目的。

6 結(jié)束語

按照以上的修復方案，第一次修復了2000年9月4E號磨大修中換下來的有裂紋的傳動盤裙邊，并一直使用至今，效果良好。其后對多次發(fā)生的傳動盤裙邊裂紋缺陷，也采取了相同的修復方法，均取得成功。

經(jīng)濟效益分析：按2000年價格，購買一只新的傳動盤價格在15萬元以上，而修復1只舊的傳動盤裙邊的價格約2萬元（包括材料和機械加工費用），所以每修復1只有裂紋的傳動盤可節(jié)省約13萬元以上。按此推算如每年有3～4只傳動盤裙邊需修復，一共有20只傳動盤，如果修復一遍共可直接節(jié)省約13萬元/只×20只=260萬元。如再次修復，只需對局部磨損的裙邊進行焊補后再加工，更可大大節(jié)約修理費用。另外使用該方法來修復1只傳動盤的時間約為半個月，大大少于因購買備件需用的時間（約半年），從而不致影響磨煤機的正常大修和失去備用的時間，可取得很大的間接效益。

[1] GB/T1801—1999極限與配合公差帶和配合的選擇[S].北京：國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，1999.

[2] 東北工學院《機械零件設計手冊》編寫組.機械零件設計手冊（第二版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980.