龍玉山

（大唐長(zhǎng)春第三熱電廠，長(zhǎng)春 130103）

磨煤機(jī)是火力發(fā)電廠重要的輔助設(shè)備，其運(yùn)行正常與否直接影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性及機(jī)組的安全運(yùn)行。大唐長(zhǎng)春第三熱廠1號(hào)機(jī)組投入運(yùn)行以來(lái)，磨煤機(jī)因內(nèi)部進(jìn)入異物或負(fù)荷波動(dòng)較大，振動(dòng)劇烈，使磨煤機(jī)加載架支架與定心支架損壞，引起磨輥劇烈擺動(dòng)、磨盤(pán)瓦損壞，等重大事故，降低設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，因此，對(duì)磨煤機(jī)載架支架進(jìn)行了技術(shù)改造。

1 設(shè)備概況及原支架特點(diǎn)

1.1 設(shè)備概況

大唐長(zhǎng)春第三熱廠一期工程安裝2臺(tái)350 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為HG－1165/17.5－HM3型亞臨界鍋爐，并采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配備6臺(tái)MPS190HP－Ⅱ型中速磨煤機(jī)，磨煤機(jī)采用液壓加載方式，配備靜態(tài)SLK355分離器。自投運(yùn)以來(lái)，磨煤機(jī)負(fù)荷適應(yīng)性高，但因異物影響及基建安裝誤差等原因常造成磨煤機(jī)加載架支架與定心支架損壞。尤其在供暖期間，由于機(jī)組負(fù)荷率偏高，事故頻繁發(fā)生，先后多次發(fā)生加載架支架碎裂、定心支架銷軸焊縫開(kāi)裂、磨輥支架單側(cè)脫落等事故，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，因此必須對(duì)原支架進(jìn)行改造。

1.2 原部件裝配方式

加載架支架與定心支架之間通過(guò)銷柱連接成一對(duì)擺動(dòng)副，構(gòu)成了磨輥支架擺動(dòng)軸線方向的約束。當(dāng)磨煤機(jī)出力變化或液壓加載力波動(dòng)以及設(shè)備啟停過(guò)程中，磨輥連同輥支架將以銷軸為中心發(fā)生擺動(dòng)，從而調(diào)節(jié)設(shè)備出力和穩(wěn)定性，加載架支架通過(guò)彈性銷和螺栓以及墊片固定在珠架上，加載架支架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1（圖中單位為mm，圖2相同）。在磨煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，在磨盤(pán)順時(shí)針的驅(qū)動(dòng)力作用下，磨輥支架會(huì)沿著加載架軸向竄動(dòng)，對(duì)加載架支架造成沖擊，使彈性柱銷和連接螺栓彎曲變形甚至發(fā)生斷裂，構(gòu)成加載架支架的第一類斷裂破壞。

圖1 原加載架支架

2 改造措施

在設(shè)備振動(dòng)明顯超出設(shè)計(jì)值的情況下，原有裝置的珠架與加載架支架之間的彈性柱銷－螺栓連接方式強(qiáng)度已顯不足，故將原有剛度較低的彈性柱銷取消而增大連接螺栓的強(qiáng)度，螺栓由原有的M15增大到M20，在同等載荷作用下提高了系統(tǒng)安全系數(shù)；螺栓數(shù)量也由原來(lái)的2根增加到3根，并且3根螺栓布置在一個(gè)平面上，而非原有的線型布置，增加了系統(tǒng)抗軸竄沖擊力矩的能力。原有的螺栓變?yōu)槁葜?，螺柱與加載架支架平面采用焊接工藝，大大提高了連接強(qiáng)度和剛度，同時(shí)避免了原有裝置螺栓松脫的可能性。根據(jù)連接件的要求，改變?cè)械募虞d架支架尺寸，三根螺柱布置為“品”字型，對(duì)原有的珠架進(jìn)行擴(kuò)孔處理，改造后的加載架支架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 改造后的架載架支架

改變珠架與加載架支架連接方式，雖然消除原有裝置的動(dòng)態(tài)韌性，但明顯降低了擺動(dòng)副吸收沖擊載荷的能力，通過(guò)對(duì)原有定心支架銷軸的改進(jìn)解決了該矛盾。由于在磨輥的升降過(guò)程中，磨輥的重力由擺調(diào)節(jié)承擔(dān)，定心支架銷軸承力很小，故可以改變?cè)械暮附臃绞綖榻M合止動(dòng)板裝配。磨輥安裝時(shí)，為將此銷軸穿入改造后的加載架支架與改造后的定心支架孔中，并將止動(dòng)板插入銷軸上的定位槽中，用螺栓將止動(dòng)板固定在加載架支架上。這種裝配方式將原有的剛性連接改為相對(duì)活動(dòng)量較大的“軟”連接，以此克服連接螺栓承受沖擊載荷能力較弱及螺栓連接的不足，對(duì)吸收系統(tǒng)振動(dòng)起到了較為重要的作用。

3 強(qiáng)度校核

由于第一類破壞發(fā)生的概率顯著高于第二類，只對(duì)焊接螺柱的受力情況進(jìn)行分析。當(dāng)液壓加載時(shí)，此處將受到加載力F的剪切作用，螺栓還會(huì)受到當(dāng)量沖擊力矩Me的作用，磨輥轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，而每次沖擊作用時(shí)間又很短，因此其沖擊力非常大，所以Me是強(qiáng)度校核的主要參數(shù)。這2個(gè)力同時(shí)作用加載架支架受力最大，此時(shí)3個(gè)連接螺栓載荷最大。改進(jìn)方案中a端為新型加載架支架與螺栓的焊接端，由于a到A－A面段插入定心支架鉸孔中，二者采用過(guò)渡配合，當(dāng)剪力F很小時(shí)，沖擊力對(duì)焊縫a面之矩將使螺柱與加載架支架構(gòu)成一體而發(fā)生向外側(cè)的彎曲變形，除焊縫a處以外，鉸孔與螺柱接觸的柱面上二者的相互作用力很小，故可近似視之為固定端為a的懸臂梁。因此螺柱的危險(xiǎn)截面為珠架與加載架支架的接合處，對(duì)A－A面受力分析見(jiàn)圖3，螺柱的撓曲方程如下［1］。

當(dāng)螺柱只受加載力F作用時(shí)：

當(dāng)螺柱只受當(dāng)量沖擊力矩Me作用時(shí)：

當(dāng)螺柱受加載力F與當(dāng)量沖擊力矩Me二者同時(shí)作用時(shí)：

式中，E為螺柱的彈性模量；I為螺柱截面貫矩；l為螺柱的總長(zhǎng)度與其頭部螺紋旋合長(zhǎng)度之差；x為研究對(duì)象截面對(duì)a端的水平距離，為39mm。

根據(jù)上述各參數(shù)可以計(jì)算出該螺柱的撓度和形變量，根據(jù)其材料的伸縮率和形變率對(duì)其進(jìn)行校核。當(dāng)計(jì)算形變量小于許用形變量時(shí)，說(shuō)明其強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)螺栓的數(shù)量和直徑，改造后螺栓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

圖3 螺柱受力分析

4 結(jié)束語(yǔ)

1號(hào)爐A 磨煤機(jī)加載架支架改造后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，雖多次發(fā)生異物進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)部并伴以多次變出力運(yùn)行工況，但連續(xù)運(yùn)行2 500h 后未發(fā)現(xiàn)加載架支架發(fā)生重大損壞，僅發(fā)生部分焊縫開(kāi)裂等問(wèn)題，經(jīng)及時(shí)補(bǔ)焊后即可消除缺陷，而改造前設(shè)備平均連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不足800h。觀察期內(nèi)，此項(xiàng)改造未引起其他部件出現(xiàn)問(wèn)題。設(shè)備抗振動(dòng)沖擊的能力明顯加強(qiáng)，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間得到顯著提升，1號(hào)爐A 磨煤機(jī)加載架支架改造后年增加經(jīng)濟(jì)效益15萬(wàn)元。

［1］ 單輝祖，謝傳鋒.工程力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2002.