李文盛

廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東潮州，515723

0 引言

濕式刮板撈渣機是能夠連續(xù)高效運行的常規(guī)設(shè)備，被火力發(fā)電企業(yè)鍋爐排渣系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。濕式刮板撈渣機主要設(shè)備為高耐磨圓環(huán)鏈，它有結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、耐磨性較強等特點，但是圓環(huán)鏈?zhǔn)瞧江h(huán)與立環(huán)之間點接觸受力，接觸點壓力較大會加快耐磨鏈條張緊度[1]、鏈條斷裂、傳動鏈輪處夾鏈和跳鏈[2-3]、刮板偏斜和扭轉(zhuǎn)變形[4]等問題，導(dǎo)致?lián)圃鼨C整套鏈條使用壽命較短[5-6]。

國內(nèi)外均已注意到高耐磨圓環(huán)鏈的諸多缺陷，已經(jīng)開始了針對撈渣機新式鏈條的研發(fā)。其中，撈渣機專用模鍛鏈替代高耐磨圓環(huán)鏈?zhǔn)禽^為成熟的技術(shù)路線。此種鏈條型式在國內(nèi)外撈渣機上都有應(yīng)用，采用這種運行磨損小、鏈條伸長量小、不易斷裂的新式撈渣機鏈條，運行穩(wěn)定[7]。

撈渣機液壓系統(tǒng)長期存在的問題有備件價格高、采購周期長、運行可靠性低等，目前國內(nèi)多家火力發(fā)電企業(yè)針對上述問題進行改造，多采用在撈渣機驅(qū)動端增加電驅(qū)作為備用系統(tǒng)，提高撈渣機系統(tǒng)的可靠性，改造后的效果較為理想。

某電廠600MW 機組濕式刮板撈渣機簡介：濕式刮板撈渣機的結(jié)構(gòu)為整體箱型封閉式。濕式刮板撈渣機上船體全部鋪設(shè)厚度為2.5cm的耐磨鋼板，下船體和斜坡段全部用玄武巖鑄石鋪墊。上船體斜坡上升段全部鋪設(shè)“V”字形鑄石襯板，中間采用凹槽結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)刮板在斜坡段上升時帶水后，渣水能夠快速回流的目的。下船體全部鋪設(shè)厚度為4cm的玄武巖鑄石，具有摩擦阻力小、耐腐蝕和抗沖擊等優(yōu)良特點，使用壽命能夠達到10萬小時。撈渣機底部設(shè)有集中清理積渣和析水的出口，底部積水將由撈渣機底部排水管匯入溢流水管中排出。

刮板空載段不返渣，濕式刮板撈渣機刮板卸渣后，設(shè)掃渣簾。刮板采取角鋼封閉結(jié)構(gòu)，濕式刮板撈渣機的下隔倉是封閉式，刮板回程時在封閉隔倉的底板上運行，可將刮板未被鏈條沖洗水清除的少量回程帶渣全部集中在尾部，通過刮板回程底部刮灰，實現(xiàn)刮板帶渣的自動清理。在B-MCR工況下燃用最差煤種時，上部水槽能貯存4小時的正常渣量。濕式刮板撈渣機水平段船體采用厚度為1.6cm的鋼板焊接而成，船體上下筋板采用#18工字鋼，撈渣機內(nèi)鋪設(shè)擋渣簾，防止鍋爐爐膛內(nèi)掉焦，造成鏈條拖鏈。

濕式刮板撈渣機上船體側(cè)面有設(shè)緊急排渣（水）口。下船體全封閉，下船體的左右兩側(cè)設(shè)多個觀察窗，方便運行期間對回程鏈條和刮板的監(jiān)視、檢查及維護工作。

濕式刮板撈渣機的驅(qū)動裝置采用液壓馬達方式驅(qū)動，液壓馬達驅(qū)動裝置可隨負荷升降變化進行連續(xù)調(diào)整，液壓馬達驅(qū)動能夠在濕式刮板撈渣機一定量的灰渣時隨時啟動。當(dāng)大量灰渣充滿濕式刮板撈渣機機倉時，進口大扭矩液壓馬達給濕式刮板撈渣機提供強大動力。在有特大焦塊或設(shè)備卡阻而超過濕式刮板撈渣機的拖動能力時，液壓系統(tǒng)都能迅速卸載并報警，從而不損壞濕式刮板撈渣機本體部件。濕式刮板撈渣機具體參數(shù)如表1所示。

表1 濕式刮板撈渣機具體參數(shù)

1 某電廠撈渣機運行概況

自2006年7月25日投產(chǎn)以來，撈渣機更換過四次鏈條，最近一次鏈條更換時間是2018年01月，自2018年1月20日運行至今，撈渣機鏈條已運行20136小時。

目前撈渣機存在以下問題：

（1）撈渣機鏈條磨損異常，部分立裝鏈環(huán)處于撈渣機船體內(nèi)部下方外緣磨損深度8.6mm，且磨損形態(tài)不規(guī)則，易出現(xiàn)多個應(yīng)力集中點；該部分鏈環(huán)整體抗拉強度減小，塑性變形加快，使用壽命降低。

（2）經(jīng)兩年多的連續(xù)運行，撈渣機動力系統(tǒng)的油泵、馬達需進行維護保養(yǎng)，保障其安全運行。

（3）新式耐磨刮板改造后，撈渣機鑄石襯板磨損增加，預(yù)計于2020年12月機組檢修時，與鏈條同期更換。

（4）撈渣機傳動輪系工作環(huán)境惡劣，各零部件磨損、老化、損壞等問題嚴重。在近三年中，內(nèi)導(dǎo)輪總成因軸承損壞、輪轂?zāi)p超標(biāo)問題更換六套；張緊輪總成因軸承損壞、輪轂?zāi)p超標(biāo)問題更換二套；尾部下導(dǎo)輪總成因軸承損壞、輪轂?zāi)p超標(biāo)等問題造成斷鏈保護動作，撈渣機異常停運四次，更換尾部下導(dǎo)輪總成三次，更換斷鏈保護探頭五套；驅(qū)動輪齒因斷齒、輪齒磨損超標(biāo)問題更換一套。

（5）刮板磨損嚴重，原230mm高度的刮板磨損嚴重，有的只剩下192mm，由于刮板高度降低，導(dǎo)致鏈條磨損，懸空高度不足，加速鏈條磨損。

（6）在近三年中，撈渣機動力系統(tǒng)無動力輸出故障發(fā)生兩次，分別更換閥組一臺、更換液壓馬達兩臺、油站油泵兩臺、比例放大器兩套、電磁閥三套等。

2 撈渣機驅(qū)動及鏈條輪系改造情況

2.1 撈渣機加裝備用單側(cè)電機驅(qū)動裝置

（1）目前火力發(fā)電企業(yè)的濕式刮板撈渣機驅(qū)動方式多采用的是液壓馬達驅(qū)動。濕式刮板撈渣機使用液壓馬達作為驅(qū)動裝置有以下優(yōu)點：①通過設(shè)定溢流閥的壓力，提高液壓系統(tǒng)過載保護的可靠性；②液壓馬達節(jié)省撈渣機的驅(qū)動端空間。

（2）火力發(fā)電企業(yè)的濕式刮板撈渣機液壓馬達同比電驅(qū)有以下幾方面缺點：①液壓系統(tǒng)故障后，異常診斷、檢修周期長；②液壓系統(tǒng)的備品備件采購周期長；③液壓系統(tǒng)應(yīng)對瞬間峰值載荷能力差；④價格高。

（3）火力發(fā)電企業(yè)的濕式刮板撈渣機設(shè)計選用的鏈條、刮板、鏈輪等傳動零部件有足夠富裕的強度，機械的過載保護的必要性不大，電機減速機作撈渣機的驅(qū)動裝置可采用鏈傳動、軸裝連軸傳動等形式，同樣可以做到靈活布置等，采用電驅(qū)作為撈渣機的驅(qū)動裝置利大于弊。

（4）火力發(fā)電企業(yè)的濕式刮板撈渣機最初都是使用液壓馬達作為驅(qū)動裝置，但隨著撈渣機投運時間越來越長，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的問題越來越多，一旦出現(xiàn)問題難以診斷，長時間設(shè)備停運，對機組安全可靠性提出較大挑戰(zhàn)；液壓馬達已成為撈渣機能否安全穩(wěn)定、長周期經(jīng)濟運行的一大隱患。撈渣機驅(qū)動端增加電驅(qū)作為備用系統(tǒng)，將大大提高撈渣機系統(tǒng)的可靠性。

2.2 撈渣機鏈條及輪系改造

（1）撈渣機專用模鍛鏈?zhǔn)鞘袌錾献钚卵邪l(fā)的專門應(yīng)用于撈渣機的模鍛一體成型的耐磨抗拉伸的新式鏈條。模鍛鏈保留了圓環(huán)鏈在撈渣機運行時鏈節(jié)間的相對運動方式，并針對圓環(huán)鏈在撈渣機運行過程中表現(xiàn)出的不足重新進行了設(shè)計升級。

（2）撈渣機專用模鍛鏈具有以下優(yōu)點：①鏈節(jié)使用模鍛工藝，一體成型，內(nèi)外精加工，尺寸得到嚴格控制，每一節(jié)鏈條的偏差不得大于0.01%，整體鏈條將不會出現(xiàn)制造偏差累積問題；②鏈節(jié)之間采用銷軸連接，鏈板與銷軸之間柱面接觸，接觸面平均受力，不易磨損；③銷軸連接，創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，每條鏈節(jié)都可方便地拆卸更換。

（3）撈渣機模鍛鏈專用鏈輪相對于圓環(huán)鏈凹齒和凸齒鏈輪，解決了跳鏈和脫鏈的問題，可以使鏈條更平穩(wěn)地運行。槽型導(dǎo)輪導(dǎo)向平面可為模鍛鏈條起到平穩(wěn)導(dǎo)向作用。

3 改造方案設(shè)計安裝

液壓驅(qū)動裝置增加一套電動裝置作為備用，原高滲碳圓環(huán)鏈改為撈渣機專用模鍛鏈。

3.1 液壓驅(qū)動裝置增加一套電動裝置作為備用

（1）保留現(xiàn)液壓馬達及液壓動力站；

（2）增設(shè)電機減速機支架1套，1臺減速機置于減速機支架上，減速機支架現(xiàn)場焊于撈渣機頭部殼體上，并進行必要的加固；

（3）備用套筒滾子鏈鏈輪及滾子鏈，鏈輪與拖動軸間采用漲套聯(lián)接，安裝簡單、可靠，傳遞扭矩大；

（4）備用一套撈渣機電控系統(tǒng)，采用進口變頻器進行調(diào)速；

（5）采用電機減速機驅(qū)動后，電機功率為22kW，減速機型號：K187-222，經(jīng)減速機及鏈輪減速后，額定輸出轉(zhuǎn)矩為98600Nm，大于原一臺MR1100液壓馬達的額定轉(zhuǎn)矩（90000Nm）；

（6）撈渣機的液壓馬達驅(qū)動裝置將正常使用，新安裝的電驅(qū)設(shè)備安裝在驅(qū)動端鏈條驅(qū)動輪的上方平臺，電驅(qū)與鏈條的驅(qū)動輪將使用滾子鏈條連接進行驅(qū)動運行，電驅(qū)作為備用期間滾子鏈條暫時不安裝，如果液壓驅(qū)動裝置發(fā)生故障，暫時無法使用時，首先拆下液壓馬達，然后將滾子鏈條安裝在驅(qū)動輪的另一側(cè)與電驅(qū)相連接，接通電源及控制系統(tǒng)，電驅(qū)裝置將啟動運行（圖1）。

圖1 電動驅(qū)動裝置布置圖（俯視圖）

改造后預(yù)期達到的效果：撈渣機液壓驅(qū)動裝置出現(xiàn)異常時，可快速連接電動驅(qū)動裝置使撈渣機正常工作。

3.2 原高滲碳圓環(huán)鏈改為撈渣機專用模鍛鏈（圖2-6）

圖2 現(xiàn)場實際模鍛鏈刮板撈渣機環(huán)保除渣裝置

圖3 撈渣機專用模鍛鏈條

圖4 模鍛鏈面接觸受力

圖5 撈渣機模鍛鏈專用的刮板連接裝置

圖6 撈渣機模鍛鏈專用鏈輪

（1）撈渣機圓環(huán)鏈鏈節(jié)之間點接觸受力，這種點接觸受力將導(dǎo)致單位面積承受壓力高。模鍛鏈鏈節(jié)之間面接觸受力，這種面接觸受力在同等拉力下將大幅降低單位面積所受壓力（圖7、圖8）；

圖7 圓環(huán)鏈鏈節(jié)之間點接觸受力

圖8 模鍛鏈節(jié)之間面接觸受力

（2）撈渣機模鍛鏈鏈節(jié)整體滲碳（圖9）。具有高耐磨性能及深度硬化處理的模鍛鏈，采用合金鋼制作，鏈節(jié)表面經(jīng)過整體滲碳及熱處理，滲碳層深度2～2.5mm，鏈節(jié)表面硬度達到HV≥750。方形的鏈節(jié)截面讓鏈條的抗彎能力大大提高。

圖9 鏈節(jié)表面整體滲碳

4 改造后效果分析

原高滲碳圓環(huán)鏈改為撈渣機模鍛鏈及其專用輪系、刮板，增加一套電動驅(qū)動裝置備用，原液壓驅(qū)動裝置及液壓動力系統(tǒng)保持正常工作。

濕式刮板撈渣機在改造前，運行過程中將會出現(xiàn)因液壓馬達老化、兩側(cè)鏈條伸長度相差210mm、鏈條跳鏈、爬鏈等缺陷，造成機組限負荷等二類異常事件發(fā)生。按每年機組限負荷300MW以下72小時/次核算。機組年平均負荷450MW，則電量損失為：72*150=10800MWh，每度電純利潤為0.05元，將損失利潤:10800MWh*0.05=54萬元/年。投入檢修費用1.5萬元/年。每年可節(jié)約利潤55.5萬元。

5 結(jié)語

撈渣機高滲碳圓環(huán)鏈及其輪系缺陷多，維護工作量大、周期短，改造為撈渣機模鍛鏈及專用鏈輪相對于圓環(huán)鏈凹齒和凸齒鏈輪，解決了跳鏈和脫鏈的問題，撈渣機停止運行的情況可以得到有效的控制。液壓系統(tǒng)故障后，異常診斷、檢修周期長，備品備件采購周期長，液壓系統(tǒng)應(yīng)對瞬間峰值載荷能力差等，以電機減速機的驅(qū)動作為液壓驅(qū)動的備用系統(tǒng)，大大提高了撈渣機系統(tǒng)的可靠性。高滲碳圓環(huán)鏈改造成模鍛鏈既保障了設(shè)備可靠性，也保證了機組正常安全經(jīng)濟運行，不會因撈渣機長時間停運出現(xiàn)降負荷或停爐事件。在將來一段時期內(nèi)，模鍛鏈的改造及備用電驅(qū)的設(shè)置將在火電行業(yè)得到長足的發(fā)展及應(yīng)用，在其他領(lǐng)域也會得到廣泛的改造應(yīng)用。