黃德友

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠, 江西 貴溪 335424）

1 引言

熔煉車間一系統(tǒng)閃速爐精礦給料系統(tǒng)有兩臺計量給料螺旋機（以下簡稱螺旋機），是閃速爐的關鍵設備，是從芬蘭奧托昆普公司引進的成套設備，雖然是價格昂貴的進口設備，但改進前，存在以下三個問題。

一是關鍵部件螺旋軸的使用壽命不長，只能使用三個月左右，頻繁的更換影響了閃速爐的作業(yè)率，增加了檢修費用及備件成本。

二是給料量波動較大，影響到了閃速爐爐況從而影響到了許多相應的指標。

三是為了提高輸送能力提高了電機轉(zhuǎn)速，使電機處于超負荷運行狀態(tài)。

本次優(yōu)化的目的，主要是為了解決上述三個問題，一旦產(chǎn)生了效果，對節(jié)約檢修備件費用，穩(wěn)定閃速爐爐況，提高閃速爐滿負荷作業(yè)率意義重大。

2 螺旋機的結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 螺旋機的主要組成

螺旋機主要由減速機、螺旋軸、殼體、前后密封蓋、軸承箱、軸承、氣封、攪拌臂、聯(lián)軸器等部件組成。

2.2 螺旋機工作原理

螺旋機由單臺75kW 4P 的變頻電機驅(qū)動SEW減速機，通過柱銷聯(lián)軸器帶動螺旋軸運行。為了更好的使電機散熱在電機尾部還安裝了一臺0.25kW的冷卻風扇進行強制冷卻。螺旋軸將干燥的銅精礦均勻的輸送到反應塔進行燃燒。為防止銅精礦粘結(jié)，在每個失重倉內(nèi)還安裝了一臺由7.5kW 的電機驅(qū)動的攪拌機。

3 問題分析

螺旋機設計容許的波動最大為5t，但實際運行中波動量遠遠超過了設計值，最大值超甚至過了30t，如圖1 所示，這將嚴重影響閃速爐爐況。

圖1 螺旋機給料波動圖

圖2 螺旋機的給料量及電機轉(zhuǎn)速對應圖

電機的額定轉(zhuǎn)速［1］為1480 n/min，從圖2 中可以看出電機是在超負荷運行。

4 螺旋機給料波動的原因及與螺旋軸葉片磨損、電機超負荷的關系

螺旋機轉(zhuǎn)速越快螺旋轉(zhuǎn)子磨損［2］越快，因給料螺旋機殼體內(nèi)壁磨損沒有規(guī)律，螺旋速度的變化及不同速度下料填充系數(shù)不同，造成殼體內(nèi)壁不規(guī)則，且螺旋軸外徑的磨損不同方向上直徑的變化也不同，所以螺旋螺旋軸的外徑與螺旋殼體內(nèi)經(jīng)的間隙是變化的、無序的。螺旋軸葉片的磨損，會造成給料的波動。

通過現(xiàn)場觀察及分析發(fā)現(xiàn)有以下幾種故障情況也會引起給料量的較大波動［3］。

（1）電氣參數(shù)設定不合理，如果變頻器參數(shù)設定不合理；實際轉(zhuǎn)速高于設定轉(zhuǎn)速，就會造成螺旋機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定帶來波動。

（2）儀表控制器件WB-930 參數(shù)設定不對及計量稱有問題，稱重檢測有誤就會造成給料不穩(wěn)定，波動就大。

（3）螺旋軸葉片磨損嚴重，如果螺旋軸葉片磨損較大，也會影響給料量不穩(wěn)定，葉片高度減小與殼體之間的間隙變大，給料量達不到要求，電機的轉(zhuǎn)速就會加快。

圖3 葉片磨損后的螺旋軸

從圖3 可以看出螺旋軸葉片磨損嚴重。

（4） 螺旋機給料速度過高，轉(zhuǎn)速高不僅使系統(tǒng)性能不穩(wěn)定還會造成螺旋軸葉片磨損加快。如果轉(zhuǎn)速過高螺旋軸擺動就大，與殼體摩擦就大，螺旋軸葉片與殼體之間的間隙就加到，就會造成給料量的波動變大。

5 對策及措施

結(jié)合給料螺旋機波動發(fā)生的因素，制定降低給料波動發(fā)生的對策及優(yōu)化現(xiàn)有螺旋軸的參數(shù)，并降低螺旋軸的轉(zhuǎn)速。

（1）針對電氣參數(shù)設定不合理，采用優(yōu)化變頻器性能及參數(shù)，使變頻器反映靈敏度提高，抗干擾本領提高?？焖賯鬏斀o電機及時調(diào)整螺旋機轉(zhuǎn)速，減少給料量波動的時間。將設備供電，特別使馬達電機及自動控制裝置供電通過UPS 穩(wěn)壓，定期檢查電氣線路及電機運行情況，做好點檢預防工作。

（2）針對儀表控制器件稱重有誤問題，更換傳感器及校正計量稱，檢查線路有無松動，螺絲是否松動、稱體有無變形，磨到其他東西?；顒硬课粷櫥轿唬瑱z查儀表檢測裝置是否堵塞，校驗儀表等。

（3）針對螺旋軸葉片磨損嚴重問題，螺旋葉片由原來8mm 增至10mm，耐磨層厚度由原來5mm增至7mm，這樣就增加螺旋葉片使用壽命和葉片的強度［4］。優(yōu)化重新制作的螺旋軸在調(diào)整螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)、保證降速后的給料流量前提下，螺旋葉片采用耐磨材質(zhì)，并加焊高耐磨性耐磨層，提高螺旋軸的使用周期。螺旋軸使用壽命保證使用8 個月以上。

圖4 未優(yōu)化的葉片尺寸

圖5 優(yōu)化后的葉片尺寸

圖6 優(yōu)化前后螺距的尺寸

（4）針對螺旋機給料速度過高帶來波動大問題進行優(yōu)化［5］。

①如圖5 所示，將螺旋軸中心空心管外徑由原來326 mm 減至306 mm，這樣可以增加螺旋葉片的容積［6］，就可以降低螺旋軸轉(zhuǎn)速?？紤]到螺旋中心空心管外徑減小，強度也會降低，我們把空心管的壁厚由原來的13 mm 增至15 mm。

②提高螺旋軸的輸送能力。

原螺旋葉片螺距［7］263mm，增大螺距至303mm（增加40mm）。

表1 優(yōu)化后相應轉(zhuǎn)速如下

按給料流量對應標準轉(zhuǎn)速（50Hz 情況下）的系數(shù)，50Hz 狀況下按減速機輸出轉(zhuǎn)速27RPM

表2 優(yōu)化后給料流量輸出轉(zhuǎn)速系數(shù)

表3 優(yōu)化后流量比和輸出轉(zhuǎn)速比

優(yōu)化后的螺旋軸的實際給料能力為40～100t/h。在40～100t/h 之間運行時，其電機—減速機的輸入功率、輸出功率不超過原設計的額定值，電機—減速機輸入、輸出扭矩不超過原設計的額定值，變頻電機使用頻率控制在50Hz 以內(nèi)

圖7 優(yōu)化后螺旋機給料波動圖

（5）完成改造后的螺旋機空載運行30min 后，電流、溫度、振動、噪音等參數(shù)無異常，在滿負荷運行2h 后各參數(shù)均在合理范圍內(nèi)，螺旋機給料波動成功控制在設計范圍內(nèi)，如圖7 所示。

從圖7 可看出優(yōu)化后的螺旋機給料量波動已經(jīng)很小。

從圖8 中可以看出電機轉(zhuǎn)速可以控制在1480rpm 以內(nèi)，處于額定范圍之內(nèi)。

圖8 優(yōu)化后螺旋機的輸送量及電機轉(zhuǎn)速

6 日常維護與監(jiān)測

（1）加強螺旋機狀態(tài)監(jiān)測工作，做好螺旋軸葉片磨損狀況記錄，定期監(jiān)測葉片高度。

（2）定期跟蹤螺旋機給料波動情況，隨時發(fā)現(xiàn)問題。如波動大則螺旋軸葉片磨損或者電器監(jiān)測有問題。

（3）隨時觀察電機電流和螺旋機轉(zhuǎn)速，如果電流變大、轉(zhuǎn)速過高，表明螺旋軸葉片磨損。

（4）設備正常運行時會產(chǎn)生一定規(guī)律頻率的聲音，經(jīng)常聽可分辨出運行時的異常聲音。如有噪音，則可以檢查減速機、軸承、螺旋軸與殼體是否接觸摩擦［8］。

（5）變頻器定期檢螺絲是否松動、定期對變頻器進行除塵，檢查變頻器端子排有無老化、松脫，是否存在短路隱形故障，接地是否良好，確保變頻器運行穩(wěn)定［9］。

7 節(jié)能降耗成本分析

計量螺旋機經(jīng)過2017 年年修中優(yōu)化后，不僅解決了螺旋機給料波動和電機超負荷運行問題，而且在節(jié)能降耗成本方面也取得成效。具體節(jié)能情況如表4。

（1） 在電能節(jié)約方面， 對比2017 年年修優(yōu)化前，2018 年全年用電量減少約30000 度。

（2）在備件數(shù)量節(jié)約方面，優(yōu)化前一年消耗螺旋軸4 根，優(yōu)化后一年消耗1.5 根減少2.5 根。

（3）在檢修費用節(jié)約方面， 更換一次螺旋軸費用 9727 元。

表4 經(jīng)濟效益測算（按照一年計算）

8 結(jié)束語

通過上述措施，大大降低了螺旋機給料量的波動、延長了螺旋軸的使用壽命，使電機和變頻器不再超負荷運行，對節(jié)約檢修備件費用，穩(wěn)定閃速爐爐況，提高閃速爐滿負荷作業(yè)率，其綜合效益特別明顯。