ZGM型中速磨磨輥磨損分析及修復(fù)技術(shù)

摘要：分析ZGM中速磨磨輥的磨損情況，探討了修復(fù)機理，并總結(jié)出相應(yīng)的修復(fù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：ZGM中速磨 ??磨損 ?修復(fù)

1 前言

磨煤機是火力發(fā)電廠重要的設(shè)備之一。在ZGM型中速磨煤機中，磨輥、襯瓦等屬于磨煤機的關(guān)鍵部件。機組正常運行中，這些部件由于長時間承受重載荷研磨，高溫帶壓風(fēng)粉混合物沖刷等因素， 磨損嚴(yán)重且磨損速度快。其磨輥的耐磨性直接影響到制粉效率、煤粉質(zhì)量、設(shè)備安全等。當(dāng)磨輥磨損達到某一限度后，磨煤機出力逐步下降，石子煤逐漸增多，機體振動加大，危及到設(shè)備正常運行。

2 ?工況分析

2.1 ?ZGM型中速磨煤機結(jié)構(gòu)及工作原理

該型磨煤機同其它形式中速磨結(jié)構(gòu)相近，基本上由傳動部件、碾磨部件、分離器和機槊等幾部分組成，如下圖所示。

其工作原理為：該磨煤機具有相距 120～的 3個大磨輥 ，3個磨輥之間的相對位置固定 ，被轉(zhuǎn)動的磨盤帶動，在磨盤上滾動。磨碎煤料所需的壓力是通3個磨輥自重及其上方的液壓加載機構(gòu)施加的，加載油壓一般為（4.2 MPa—15.8MPa）之間。當(dāng)中心落煤管落到磨盤錐形帽上的原煤時，經(jīng)過碾磨的煤粉從磨盤切向甩出，被熱一次風(fēng)吹到分離器，合格的細粉被一次風(fēng)帶出分離器通過輸粉管道送到爐膛中燃燒，較粗的煤粉返回重磨。磨輥是碾磨煤粉的主要部件，輥套的材料與磨盤襯板材料相同，這是為了保證其使用壽命和更換與襯瓦相匹配。磨輥襯板是在較高的溫度下運行的，要承受相當(dāng)大的碾磨壓力（單輥加載力從最小54.25KN---217KN）以及因較大石子煤、黃鐵礦、鐵塊等雜物帶來的巨大沖擊力。這就要求磨輥襯板一方面除了要具有良好的高溫耐磨性;還要具有一定的抗沖擊性。

2.2 ?磨輥的荷載分析

有上面的工作原理我們可知，ZGM中速磨煤機在運行時，輸入電機通過減速機之后，帶動磨盤轉(zhuǎn)動，從而帶動磨輥自轉(zhuǎn)，使得磨輥、磨盤和煤料構(gòu)成三者之間的磨料磨損。其受力簡圖如左圖所示：?磨輥運行耐受到本身重力G、液壓加載系統(tǒng)的加載壓力Fx，磨料對磨輥的作用力FM等力的作用下，磨輥主要承受以下幾種載荷作用

a.磨輥在碾壓過程中受到的磨料磨損作用;

b.磨輥上部液壓加載壓力和磨輥自重使磨輥受到交變輾壓載荷作用;

c.由于煤中有一定量的較高硬度雜質(zhì)，使磨輥在磨煤過程中承受一定的硬雜質(zhì)沖擊載荷作用 。

2.3 ?磨輥的磨損分析

通過上面受力分析我們可以得出，理論上我們可以分析出磨輥外側(cè)磨損比內(nèi)側(cè)嚴(yán)重，磨損具有方向性呈波浪狀。實際檢查也佐證了這一判斷，廣州恒運企業(yè)集團股份有限公司的磨輥磨損如右圖所示，該磨輥磨損形貌中，磨輥外側(cè)磨損 比內(nèi)側(cè)嚴(yán)重，磨損具有方向性呈波浪狀。經(jīng)過分析認為，磨盤軌道外側(cè)煤積聚量較多，因此磨輥外側(cè)受煤料的擠壓和磨損程度大于內(nèi)側(cè)。 另外磨輥外側(cè)與磨盤間的線速度差遠大于磨輥內(nèi)側(cè)與磨盤間的線速度差。因此煤料對磨輥的磨料磨損主要作用在外側(cè)。通過仔細觀察，其典型特征為犁劃溝槽、裂紋和疲勞磨損。其磨損機理比較復(fù)雜，純煤本身的硬度較低，不能對鎳硬鑄鐵產(chǎn)生切削和犁劃作用， 但煤中有高硬度的煤矸石和黃鐵礦等雜質(zhì)，這些硬磨料則能產(chǎn)生這些作用。

我們還發(fā)現(xiàn)，在磨損面上其組織基體分布著大量龜狀裂紋、晶界裂紋，如右圖所示：對于磨輥某一磨損面來說，除煤料和其它硬磨料反復(fù)擠壓和擦劃外，還受到一定沖擊作用結(jié)果使磨輥材料表層不斷產(chǎn)生彈塑性變形，在反復(fù)塑性流變過程中，變形脆化，疲勞磨損，從而表現(xiàn)為裂紋。

3??修復(fù)技術(shù)及經(jīng)濟性分析

3.1 ?磨輥的修復(fù)選材

通過對磨輥磨損分析，其失效原因有犁劃磨損、 疲勞磨損以及脆化相斷裂等。根據(jù)這些磨損機理，認為材質(zhì)選擇應(yīng)考慮以下綜臺因素：

a.材質(zhì)各組成相整體要有較高的硬度 ;

b.材質(zhì)要具有一定抗沖擊能力的韌性 ;

c.生產(chǎn)工藝簡單，成本較低，不易產(chǎn)生冶金缺陷;

故此我們選用高Cr焊絲作為修復(fù)材料，但是C量不要過低 ，且含有一定量的 Mn和 Si。其主要參數(shù)如下表所示：

3.2 ?磨輥的修復(fù)技術(shù)

在選定修復(fù)材料之后，自2012年開始，廣州恒運企業(yè)集團股份有限公司就采用明弧自動堆焊的方法對磨輥進行修復(fù)，其修復(fù)技術(shù)方案如下：

3.2.1 堆焊準(zhǔn)備：在準(zhǔn)備開始堆焊之前，首先用鋼絲刷把磨輥表面的鐵銹清理清理干凈，清除粉塵。

3.2.2 堆焊方法：明弧自動堆焊，焊絲規(guī)格：Ф2.8㎜，焊接電流（I）：500A;焊接電壓：32～35V;焊絲干伸長（L）：30～35mm，焊接速度：每分鐘1.5-2米，焊量為每小時6-8公斤。焊道重疊率：25%--35%，焊道噴水霧冷卻。

3.2.3 堆焊過程：接通焊接電源，然后調(diào)整焊絲位置，使焊絲伸出25～30mm，啟動變位機，電弧穩(wěn)定以后從磨損最嚴(yán)重區(qū)域開始堆焊，一般應(yīng)由磨輥的外緣向內(nèi)堆焊，焊完一道后再堆焊第二道，下一道焊縫應(yīng)該覆蓋前一道焊縫的30%，堆焊過程中應(yīng)該控制焊層的溫度等;

3.3?磨輥堆焊成型檢測、記錄

3.3.1??堆焊過程中的檢測：磨輥襯板堆焊過程中隨著堆焊層不斷增加，正確使用專用卡具隨時檢查堆焊尺寸是否均勻，是否合格。

3.3.2??堆焊后檢測：磨輥襯板堆焊結(jié)束以后，使用專用卡具量具測量堆焊件，確定是否已經(jīng)滿足使用要求，在技術(shù)要求的公差以內(nèi)方能視為合格。

3.3.3??堆焊后探傷檢測：對堆焊的磨輥襯板要有選擇的做著色探傷抽查。

3.3.4??堆焊后硬度檢測：對堆焊的磨輥襯板要有選擇的批次做硬度抽查。

3.3.5??做好各種記錄編號：堆焊日期;焊材種類，數(shù)量;規(guī)格型號;堆焊件編號等。

3.4 ??經(jīng)濟性分析

3.4.1 ?直接經(jīng)濟效益

堆焊的經(jīng)濟效益以恒運電廠ZGM-80G/ZGM-95N系列磨煤機為依據(jù)計算：堆焊一個輥套成本約為（焊絲平均單價30元/KG*焊絲平均用量300KG*+電費+人工機具費）1～1.3萬元/輥套，以恒運電廠近年來輥套的平均價格來算，輥套平均價格約為4.1萬元/只，單只輥套節(jié)省約2.8萬元，具備一定的經(jīng)濟性。

3.4.2 ?間接經(jīng)濟效益

堆焊后的磨輥耐磨性大幅提高，根據(jù)近年來的對比測量結(jié)果，堆焊后的碾磨件比原廠的備件同期磨損量要小40%--50%左右，可以大幅降低檢修工作量，降低設(shè)備檢修費用。同時廢舊磨輥的修復(fù)使用，也帶來了一定的社會效益。

4??結(jié)論

4.1 ?ZGM中速磨煤機磨輥的磨損主要是由犁劃磨損、 疲勞磨損以及脆化相斷裂等造成的

4.2 ?采用高Cr焊絲，采用明弧自動堆焊可以修復(fù)磨損的磨輥，能降低ZGM中速磨磨輥的維護成本。

參考資料：

〔1〕 榮守范 朱永長 ??鑄造金屬耐磨材料實用手冊 ??化工出版社 ?2010年

〔2〕 周振豐 ?焊接冶金學(xué)（金屬焊接性） 機械工業(yè)出版社 ?2006年

〔3〕 北京電力設(shè)備廠ZGM-95N、ZGM-80G中速輥式磨煤機使用和維護說明書

作者簡介：沈抄華 （ 1984一 ），男 ，畢業(yè)于武漢大學(xué)動力與機械學(xué)院，工學(xué)學(xué)士 ，現(xiàn)主要從事發(fā)電廠輔機設(shè)備管理工作。