除渣设备故障分析与质量控制

除渣设备故障分析与质量控制

刘恩生

华电国际技术服务分公司 山东 济南 250014

摘 要：捞渣机故障后可能导致火电机组降负荷甚至机组停运。本文对刮板式捞渣机结构进行了介绍，对一起捞渣机链条断裂引起机组停运案例进行了检查和分析，针对暴露的问题提出处理和改进措施，并对捞渣机链条质量验收控制提出了建议。

关键词：捞渣机；故障；链条；质量

除渣机是火电厂重要辅机设备，用于锅炉灰渣排出。按冷却介质分类，可分为干式除渣机和湿式除渣机两种形式。干式除渣机用空气作为冷却介质，锅炉燃烧产生的灰渣渣穿过渣井，进入干式除渣机，在输送钢带上与空气进行热交换，被热渣加热的空气进入锅炉炉膛，冷却后的底渣经两级碎渣机破碎后，输送送至渣仓贮存。贮存在渣仓中的干渣可经过干灰卸料器装入干灰罐车送至综合利用用户，也可经湿式搅拌机加湿搅拌后装入自卸汽车送至灰场或综合利用用户。湿式刮板式除渣机由上、下两层槽体、溢槽、驱动装置、传动装置、导向装置等组成，在火电厂应用较广。捞渣机上槽体充满水，水封插板或关断门插入捞渣机上槽体起到密封作用，避免环境温度的空气进入炉膛。炉渣连续地落入充满水的捞渣机上槽体内，遇到渣水被冷却并沉淀于槽底，随输送刮板的运动而逐渐抬高，大部分冷却水流出，灰渣在捞渣机末端排入渣仓，再经由排渣装置直接装车外运或采用传输皮带输送至指定地点供综合利用，也可经碎渣机破碎后进入渣池，通过水力输送进行回收处理^[1]。

近年来，锅炉辅机故障类问题中，因捞渣机故障引起被迫停机事故占比升高。捞渣机故障类型主要包括捞渣机出力裕量偏小，出现链条拉断、主动齿轮轴销剪断，捞渣机防磨板缺失，上部回渣导致出力不足等事件。随着煤质劣化，锅炉结焦严重时，也容易出现大量焦渣掉落引起捞渣机出力不足，被迫降负荷甚至停机处理等情况。

1.典型案例

1.1设备基本情况

某电厂捞渣机为某物料输送有限公司生产的水浸式刮板捞渣机。捞渣机正常出力每小时20吨，最大出力每小时80吨，驱动形式为液压驱动，配置自动液压张紧装置。液压马达油站与张紧装置油站各自独立，液压马达油站布置在捞渣机头部，张紧装置油站布置在捞渣机尾部箱体上。捞渣机驱动装置由液压马达提供动力，液压马达由动力站提供液压油驱动。捞渣机液压张紧装置布置在捞渣机从动端，依靠两侧各一只油缸支撑水平布置的从动轴左右轴承座，自动调整链条张紧度。若油缸失压，轴承座将下沉，链条将松动错位，严重时会导致链条脱落或卡涩，极端情况下可引起捞渣机跳闸。为防止该情况的发生，每侧液压张紧装置特设置两根螺杆，利用锁紧螺母对张紧装置的轴承座进行限位，使锁紧螺母与张紧装置的距离不超标。

1.2故障情况及检查情况

捞渣机张紧装置油压低报警发出，现场检查发现捞渣机链条断裂，捞渣机停止运行后检查发现尾部张紧轮倾斜，左侧张紧轮轴承座损坏，链条断裂在捞渣机渣船内。由于断链在渣船内无法安全隔离进行抢修，机组停运进行处理。

现场检查链条断链处一端位于捞渣机上槽体斜坡段，下槽体内链条堆积，部分刮板损坏变形，脱落的刮板卡涩在捞渣机箱体内，另一端位于捞渣机船体内。尾部张紧装置从动轴已倾斜，左侧张紧轮轴承座损坏，右侧张紧轮液压油缸支柱下沉，两轮高差为300mm，两侧链条错位，链条断裂处无明显磨损，断口平整。检查液压张紧装置轴承座保护螺杆下部的锁紧螺母处于螺杆下端，测量锁紧螺母与张紧装置的距离超过300mm，未起到对轴承座限位保护作用。检查捞渣机液压张紧装置油站油位正常，液压油油质取样化验，指标合格。

液压驱动马达控制系统为PLC控制，查询PLC控制系统，发现过力矩保护在19.4MPa时正确动作，动力站油压最高达到19.4Mpa，并持续稳定了30秒，恢复正常运行油压，过力矩保护定义为当动力油压达捞渣机设定最大出力油压20MPa时，自动开启动力油站溢流阀，保证动力油压不再上升，一直维持此油压，避免油压继续上涨超过设计拉力。断链保护（断链保护设置为3分钟无刮板经过机械接触式断链保护开关，断链保护信号报警）布置在返回链水平段头部，整个过程中未发出报警。

回溯维护检修记录，半年前进行了捞渣机检修，本次断裂链条经查实为检修时新更换链条。检修中更换了防磨衬板、部分链条和刮板；液压驱动马达返厂检修；检查更换部分浸水轮及轴承；检查主动轮（驱动轮）和从动轮（张紧轮）运转磨损情况，对轴承添加了油脂；更换了张紧油站及动力油站液压油；对张紧油站进行了油压值设定检查、溢流阀压力设定检查、油泵联启、停泵试验；更换动力油站油管路及接头。检修后设备一直运行正常。

1.2原因分析

由于液压张紧装置油系统压力低报警在先，捞渣机主电机电流、动力站油压出现同步升高在后，可以证明捞渣机液压张紧装置油系统压力低故障发生在断链之前。手动关闭溢流阀，系统油压可上升至正常值，排除油泵故障。启动油泵后，油系统压力为4.35MPa，低于报警值4.50Mpa，判断捞渣机液压张紧装置溢流阀或右侧张紧装置油缸故障，压力被释放，张紧装置下沉，由于油缸自身特性，右侧张紧轮先行下沉，从动轴倾斜，左侧张紧轮轴承做被强制拉坏，链条张紧不一致，刮板错位卡涩，导致捞渣机发生故障。

检查断裂链条无明显磨损，捞渣机运行动力油压为19.4MPa，链条材质为14CrNiMo5，技术参数为破断力﹥600KN，换算成动力油压为27MPa。断裂时油压低于设计动力油压。捞渣机链条在入厂验收时检查了质量合格证、报关单等资料齐全，但只进行了表面硬度检测，没有送专业机构进行破坏性拉力抽检试验。判断捞渣机链条质量存在问题^[2]。

另外，每次检修结束后，应对张紧装置进行限位。检修人员未按要求将张紧装置锁紧螺母复位，张紧装置失去保护。捞渣机断链后，断链保护未发报警信号，机械接触式断链保护开关可靠性低。

1.3防范措施

加强设备寿命管理，摸索设备检修周期，做到应修必修。对溢流阀、油缸等无法在电厂现场检修设备，定期返厂检修，做好检修质量控制和验收，并进行试验合格。做好新购链条质量验收，必要时外送抽检，保证链条质量。张紧装置锁紧螺母固定限位纳入质量验收项目，确保不出现检修漏项或失去质量控制的情况，并改进保护方式，将断链保护由机械接触式改为更可靠的磁感应式。

2.链条质量控制

铬镍钼钢链条相对材料牌号为23MnCrNiMo54高强度圆环链，负荷能力相差1倍以上。在链条选择上，应充分考虑设备设计参数，选择厂家设计推荐的合适材料的链条。采购中，可根据需要，提出链条的机械性能要求，包含破断应力、破断负荷、表面硬度、渗碳深度、有效硬化层深度等。链条应明确使用寿命、正常磨损量及试验负荷下最大伸长量等。

捞渣机链条必须符合GB/T--12718-2009 矿用高强度圆环链和MTT 105-2006刮板输送机通用技术条件和和其引用标准中的相关要求。制作链条钢材应为奥氏体镇静钢，奥氏体晶粒度为5级或更细，结晶组织均匀并有良好的冷弯曲和焊接性能。链条应在热处理后进行预拉伸处理，预拉伸负荷应为试验负荷的90%以上。链条选样和检验项目符合GB/T 12718-2009矿用高强度圆环链相关规定，完成型式检验和出厂检验合格，出具产品质量证明文件。根据用户需求，可以协商进行要求检验项目。链条需要经过表面渗碳处理，表面硬度、渗碳层深度是衡量链条强度和耐磨性能的主要性能指标。链条的强度体现了其所能承受的负荷大小，不同的材料其强度差异性较大。为了获得高的耐磨性能，要求链条和链轮具有较高的强度，耐磨性和具有一定的抗拉韧性，能够承受工作中较大的脉冲载荷和附加冲击载荷，满足运行中链条与链轮正确啮合，减少因节距变化而引起的脉动性载荷变化，链轮与链条应有合理的几何形状、尺寸及较高的加工精度，以延长链条的使用寿命。

链条验收应要求提供原装进口产品应提供原产地证明、报关资料等，应提供详细的产品质量文件，包括原厂材质检验分析报告、性能试验报告等生产过程质量控制证明文件、各有关试验结果等。

为降低捞渣机故障率，应加强捞渣机日常巡检工作，注意链条的磨损程度、合理调整松紧度，注意齿沟处有无异物，运行中有无卡涩异音，电机温度，电流，油位是否正常等。发现链条变形时，应及时测量变形量大小，拉伸变形一旦超标，需要及时更换链条。

参考文献

[1] 张军 大型电站锅炉刮板链条式捞渣机链条断裂分析及改造方案，热电技术[J]，2005.04，10-11

[2] 柯浩 冯砚厅 孙澎 孙涛 电站锅炉捞渣机链条断裂原因分析，材料热处理技术[J]， 2012.12，215-217

作者简介：

刘恩生(1976年1月)，男，硕士，高级工程师，单位：华电国际技术服务分公司，通讯地址：山东济南市经十路14800号华电大楼，250014。从事电厂技术研究技术服务工作。