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浅谈悬臂斗轮机常见故障分析

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：徐志卫

[导读] 摘要：斗轮机是火力发电厂输煤系统重要辅助设备，它主要作用是燃煤的取煤以及掺配煤。

        （贵州省习水鼎泰能源开发有限责任公司贵州遵义 564611）
        摘要：斗轮机是火力发电厂输煤系统重要辅助设备，它主要作用是燃煤的取煤以及掺配煤。斗轮机在运行过程中常常发生装置性故障，影响斗轮机正常的工作,从而影响剧组燃料供应。本文主要讨论分析贵州省习水鼎泰能源开发有限责任2×660MW机组斗轮机装置性故障，对悬臂斗轮机装置故障进行讨论与分析。
        关键词：斗轮机；常见故障；处理
        习水二郎电厂设斗轮机煤场一座，堆煤高度14m，设计容量17.8万吨，煤场同轨布置DQ2100/2100•35型斗轮堆取料机2台，堆料出力为2100t/h，取料出力为2100t/h，悬臂长度为35m，半趴式尾车，折返式运行。斗轮堆取料机下设双路可逆运行的带式输送机，带宽B＝1600mm，带速V＝2.5m/s，额定出力Q＝2100t/h。
        1、斗轮机悬臂异常振动的分析
        1.1液压油中有气泡。斗轮机的作业过程中，曾经多次出现斗轮机悬臂异常振动的情况，同时还会产生大量刺耳噪音。导致斗轮机悬臂出现异常振动的问题，与液压油系统中大量气泡的生成有着密切关系。在液压油中通常会有掺混空气和溶解空气，在温度固定的情况下，随着压力的不断增加，液体中的溶解气体体积量也会随之相应增加，二者之间具有明显的线性相关关系。如果系统压力降低，则液压油当中的空气将被分离成气泡油。如果油液的绝对压力与空气分离压相一致时，在析出油液中饱和度较高的空气之后，将会有大量气泡聚集在一起，此时液体流动性将会出现相应变化，随之可能会出现噪音以及异常振动。特别是在气泡破裂的情况下，随之产生的冲击力将大大增加斗轮机悬臂的疲劳度。
        1.2受环境温度影响
        夏季气温相对比较高，斗轮机更容易出现异常振动问题。通过分析噪声，发现位于平衡阀位置处的液体噪声，其变化和振颤频率几乎完全相同。由于控制油路的开启压力直接受到平衡阀控制油路阻力的影响，负载决定着系统压力。因此随着周围环境温度的不断降低，油液变得越来越粘稠，此时平衡阀控制油路将产生巨大阻力，使得悬臂式斗轮机能够保持平稳运行。而一旦周围环境温度持续升高，油液的粘度与阻力减小，当进行斗轮机下降操作时，受到各个部件自重的影响，降速加快，此时如果关闭平衡阀，斗轮机将处于静止状态，一旦重新开启平衡阀，将再次出现悬臂速降的情况。
        1.3斗轮机悬臂异常振动的处理措施
        其通过采用实验的方式，将一只单向节流阀安装在斗轮机悬臂俯仰液压缸的无杆腔油路当中，用于调整回油路节流，在全部开启进油路并启动悬臂式斗轮机后，其发现安装在回油路上的节流阀，将会在斗轮机下降过程中产生一定的阻力，进而在液压缸的回油腔当中自然地形成一种背压。伴随着不断加快的运动速度，液压缸背压持续升高，当背压值升高到一定数值之后将会形成一个阻尼力。受到该阻尼力的影响，即便臂架配重比较轻的悬臂式斗轮机，出现了较大的负值负载情况，斗轮机悬臂依旧能够保持比较稳定的运行状态，同时还可以在一定程度上有效抑制运动部件的振幅。另外，根据斗轮机臂架平衡性测定的结果，适当增加臂架配重，使臂架配重和斗轮等部件处于一个合理的平衡状态，以进一步提高系统的稳定性，降低系统工作压力及负值负载，延长系统各元部件的使用寿命。
        2、斗轮机回转驱动装置故障
        2.1斗轮机轴承故障。斗轮机的驱动装置是承担斗轮机正常运行的动力，它是由轴承座、行星齿轮减速机、液力耦合器、电动机、销轮等组成，在斗轮机的两侧安装这些装置，可以实现对两侧的同时驱动，利用这种驱动方式，大大改善了滚轮的受力条件，对于斗轮机的卸料有极大的帮助。在斗轮机运行过程中，驱动装置常见的故障主要发生在轴承座中轴承的损坏上。由于斗轮机驱动装置故障，从而使使斗轮机不能正常的工作。因为斗轮机的轴承座是一体的，所以在检修过程中不能将座体进行拆分，给检修工作增加了不少难度。

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斗轮机驱动故障检修需要花费大量的时间和精力，造成很大的经济损失。根据生产现场对轴承座拆卸下来检查发现造成轴承损坏的原因，主要是由于在轴承座周围有许多取料过程中扬起的煤粉堆积造成的，这些煤粉会随着斗轮机的抖动作用慢慢的进入轴承座间隙中，这样就加剧了对轴承的磨损。
        斗轮机机械成组成中，滚轮圈、斗子、导辊组是回转机构中重要的组成部分。其中导辊组为滚轮圈的行动确定轨道，使其在驱动作用下能在轨道上行驶，并使得固定在其上面的斗子进行取煤。这个型号的斗轮堆取料机中有4组导辊组，分布在滚轮圈的四周，这样既能为其确定行驶轨道，也能起到一定的支撑作用。对于导辊组来说，在斗轮机运行过程中，其主要发生的故障包括导辊组中的轴承受到损坏以及导辊组中的辊轮不能正常转圈。造成辊轮不转圈的原因主要是由于在斗子进行取煤过程中，没有将斗子中的煤灰卸料干净，就进行下一次取煤，在过程中，煤粉会聚集在导辊组辊轮的四周，这样就加大了其摩擦力，造成其不能正常转动；而导辊组轴承的损坏也是由于轴承结构内部有煤粉进入，在运行中与其发生摩擦过多，所以造成损害。
        2.3斗轮机滚轮圈故障
        滚轮圈在斗轮机运行过程中常常出现的故障较多，主要体现在两个方面，即在滚轮圈运行过程中，产生的振动过大。在滚轮圈的接口处，进行连接滚轮圈的螺丝松动或者断裂。分析其形成故障的原因可知，造成故障的因素主要包括以下几个原因：
        2.3.1在滚轮圈的两侧安装驱动装置，虽然在一定程度上改善了其受力状态，提高了斗子取料、卸料的能力，但是在驱动安装过程中，如果安装不对称，使得两侧所受到的驱动力不平衡，就会造成在滚轮圈运行过程中的剧烈震动；
        2.3.2由于导辊组中的轴承受到损坏，不能正常工作，如果没有及时的进行维修，就会使得导辊组与滚轮圈之间的摩擦增大，加剧其运行的振动效果；
        2.3.3操作幅度大，由于错误的操作使得回转机构取煤太深。这样在进行取煤过程中，滚轮圈受到的力度就会变大，这样在瞬间增大受力情况下容易造成连接螺栓的断裂。
        3.斗轮机其他常见事故
        斗轮机回转机构极限转矩联轴器事故、自动控制系统事故（如电缆卷筒控制失效、斗轮机行走机构变频失控）等。回转机构极限转矩联轴器事故而言，由斗轮机传动方式（电动机——限矩联轴器——减速机及其输出轴——销齿轮与销齿圈）以及回转机构极限转矩联轴器工作原理（在电动机驱动作用下，半联轴器、制动轮发生转动；半联轴器、制动轮的转动由带动内摩擦盘转动，而外摩擦片则在摩擦片的带动下运转；外摩擦判带动减速机轴转）可知：斗轮机在传动过程，摩擦片抱紧决定制动，螺母调整决定回转力矩。因此，当转动惯量过大时，减速机高速轴所承受的负荷加大，从而加剧斗轮机回转轴承磨损，易出现断轴故障。减少回转机构极限转矩联轴器事故发生率，需从技术改革与创新角度出发，进行回转机构极限转矩联轴器传动方式与工作原理的改造。例如，在减速机高速轴上配置碟簧式减振器、锁紧螺母，通过锁紧螺母进行回转力矩调节，控制转动惯量。与此同时，通过联轴器改造将原本加载在减速机轴上的重量转移到电机轴上，降低其对减速机高速轴轴承影响。此外，通过工作原理改造，检修操作性加强，设备安装、拆卸更具便利性，有利于日常检修维护质量与效率的提升。
        4、结束语
        综上所述斗轮机发生的故障原因很多，我们要结合生产实际具体分析，做好斗轮机长周期运行措施。运行人员斗轮机操作做好精心操作，检修人员就好斗轮机日常维护管理工作，从而保障斗轮机长周期运行，为机组安全运行夯实基础工作。
        参考资料：
        [1]刘勤国斗轮机取料机使用、维护与检修［M］．北京：化学工业出版社，2010
        [2]李慧君火电厂热力设备［M］北京：中国电力出版社，2010