彭元，邱民，甄耀均

(廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東 惠州 516363)

中速輥式磨煤機(jī)受其運(yùn)行方式和密封結(jié)構(gòu)的限制，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)炭精密封裝置漏風(fēng)漏粉等問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)盤磨損[1-2]。本文介紹了一種新型的軸向密封方式，以及其在廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司(以下簡(jiǎn)稱平海電廠)一期2×1 000 MW機(jī)組磨煤機(jī)上改造試驗(yàn)的情況，可為同類型磨煤機(jī)炭精密封相關(guān)問題的解決提供參考。

1 原炭精密封結(jié)構(gòu)和密封方式

平海電廠一期2×1 000 MW機(jī)組共有12臺(tái)ZGM133G型中速輥式磨煤機(jī)，其主要運(yùn)行參數(shù)為：熱一次風(fēng)風(fēng)壓，7～11 kPa；磨煤機(jī)進(jìn)口混合風(fēng)溫度，200～300 ℃；密封風(fēng)壓力，13～18 kPa；密封風(fēng)與一次風(fēng)差壓，4～6 kPa。

炭精密封裝置由密封環(huán)殼體、炭精密封環(huán)和彈簧等組成，通過密封環(huán)殼體安裝在機(jī)座頂板上。密封環(huán)殼體、炭精密封環(huán)和傳動(dòng)盤形成密封風(fēng)室。磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，密封風(fēng)進(jìn)入密封風(fēng)室后，絕大部分經(jīng)密封環(huán)殼體上部間隙吹入一次風(fēng)室，僅少部分從炭精密封環(huán)漏到大氣中，這樣就起到了防止一次風(fēng)室中一次風(fēng)和粉塵向外泄漏的作用，改善磨煤機(jī)周圍環(huán)境。炭精密封環(huán)內(nèi)部有2圈分段結(jié)構(gòu)的石墨密封環(huán)，每圈由30塊炭精塊組成，靠彈簧預(yù)緊力箍緊在傳動(dòng)盤上形成浮動(dòng)式密封，可以防止安裝和運(yùn)行中軸偏心所引起的損壞。炭精密封環(huán)采用石墨材料浸銻制成，可以減小磨損，在一定范圍內(nèi)有自動(dòng)補(bǔ)償磨損的作用。原炭精密封裝置如圖1所示。

圖1 原炭精密封裝置

2 原炭精密封裝置運(yùn)行狀況

經(jīng)過約3年的運(yùn)行與維護(hù)，平海電廠磨煤機(jī)炭精密封裝置總體運(yùn)行良好，但仍存在一些問題，有待改進(jìn)。

(1)使用壽命較短，對(duì)磨盤與磨煤機(jī)本體的同心度要求高，使用后期漏風(fēng)量大。該裝置采用一根自然狀態(tài)下直徑為3 mm、長(zhǎng)約6 m的彈簧對(duì)炭精密封塊進(jìn)行預(yù)緊，彈簧較容易脫落或斷裂，一旦損壞將導(dǎo)致預(yù)緊力消失，炭精密封塊大量碎裂，引起漏風(fēng)漏粉，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)傳動(dòng)盤造成磨損。另一方面，該裝置采用徑向密封方式，炭精密封環(huán)磨損后補(bǔ)償量小。一套新的炭精密封環(huán)裝上后圓周方向預(yù)留間隙約3 mm，炭精環(huán)磨損后內(nèi)徑增大，3 mm的預(yù)留間隙僅夠炭精密封環(huán)磨損0.5 mm，繼續(xù)磨損炭精塊之間會(huì)相互阻礙，無法完全貼緊傳動(dòng)盤，導(dǎo)致與傳動(dòng)盤之間的間隙增大，漏風(fēng)增加，同時(shí)還極易被小塊的石子煤卡住，加速炭精環(huán)的損壞。

(2)漏風(fēng)造成磨煤機(jī)底部空間環(huán)境惡劣。炭精密封裝置密封不良，造成大量密封風(fēng)、熱一次風(fēng)泄漏，磨煤機(jī)底部環(huán)境溫度升高，熱風(fēng)直接吹向減速機(jī)，嚴(yán)重影響了磨煤機(jī)底部減速機(jī)、加載油缸等設(shè)備的運(yùn)行工況和使用壽命。

大量隨熱風(fēng)泄漏出的灰粒進(jìn)入液壓油站，導(dǎo)致液壓油系統(tǒng)油質(zhì)惡劣，油泵磨損加速，油站電磁閥卡澀，加載力異常，影響磨煤機(jī)的正常運(yùn)行；同時(shí)，灰粒黏附在加載油缸或液動(dòng)換向閥的閥桿上后，閥桿運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)將灰粒帶入缸體內(nèi)，損壞缸體密封并導(dǎo)致加載油缸或液動(dòng)換向閥磨損，影響使用壽命，也增加了維護(hù)工作量。

(3)維護(hù)成本較高，工作量大。1臺(tái)磨煤機(jī)設(shè)有2圈炭精密封環(huán)，總價(jià)約1.7萬元。單臺(tái)磨煤機(jī)按每年更換炭精密封環(huán)3次計(jì)算，備件成本為5.1萬元；同時(shí)，要經(jīng)常停磨調(diào)整炭精塊長(zhǎng)度，解決其補(bǔ)償量不夠的問題，保證其磨損后仍然能夠貼緊傳動(dòng)盤；漏灰導(dǎo)致液壓油站清洗電磁閥、更換液動(dòng)換向閥密封及濾油、換油等工作頻繁，消耗大量的人力物力。

3 新型軸向炭精密封裝置

新型軸向炭精密封裝置主要包括靜密封和動(dòng)密封。靜密封安裝在機(jī)座下側(cè)，內(nèi)部鑲嵌有耐磨的橡膠條，橡膠條外側(cè)設(shè)置有保持橡膠條緊貼轉(zhuǎn)軸的拉簧，靜密封下端面為自潤(rùn)滑面；動(dòng)密封通過螺釘固定在轉(zhuǎn)軸外側(cè)，內(nèi)部設(shè)置有炭精塊，炭精塊下面用強(qiáng)力膠粘有1.5 mm厚的鐵板，鐵板上焊接2個(gè)彈簧，彈簧在預(yù)緊力作用下將炭精塊向上頂起，緊貼靜密封形成密封面。

動(dòng)密封環(huán)下部設(shè)有托輪，通過托輪下方的托桿可調(diào)節(jié)托輪的高度，從而調(diào)整整個(gè)動(dòng)環(huán)的水平高度。動(dòng)環(huán)內(nèi)的導(dǎo)軌上帶有定位銷，定位銷底部焊接在動(dòng)環(huán)上，對(duì)炭精塊起到定位作用，防止其在運(yùn)行中滑動(dòng)。帶彈簧的炭精塊裝在導(dǎo)軌上，除了通過彈簧預(yù)緊力來補(bǔ)償炭精塊磨損外，還可以通過調(diào)整托輪改變動(dòng)環(huán)的高度來對(duì)炭精塊的磨損作進(jìn)一步補(bǔ)償，從而大大增加了炭精塊的使用壽命。

動(dòng)環(huán)和靜環(huán)分別采用特制浸合金潤(rùn)滑材料為摩擦副，運(yùn)行時(shí)能夠自潤(rùn)滑，兩者緊密貼合，在高溫干摩擦環(huán)境下長(zhǎng)期使用磨損后，彈簧的預(yù)緊力可以自動(dòng)補(bǔ)償，確保漏風(fēng)效果良好。此外，密封面摩擦系數(shù)小、硬度大，使用壽命可以達(dá)到2年或以上，在使用期內(nèi)基本免維護(hù)。同時(shí)，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)對(duì)傳動(dòng)盤軸頸無磨損，避免了修復(fù)傳動(dòng)盤的昂貴成本。新型軸向炭精密封裝置如圖2所示。

圖2 新型軸向炭精密封裝置

4 炭精密封裝置的改造

2012年4月，平海電廠#1機(jī)組進(jìn)行C級(jí)檢修，鍋爐專業(yè)組對(duì)1F磨煤機(jī)的炭精密封裝置進(jìn)行改造。不改變?cè)刑烤芊庋b置的結(jié)構(gòu)，僅取出原炭精密封塊和彈簧。新密封裝置的靜環(huán)安裝在原炭精密封環(huán)下面，由2塊半圓環(huán)組成，調(diào)整好與傳動(dòng)盤的同軸度后，用螺栓聯(lián)接固定好，然后在接頭處打坡口滿焊。焊后必須將焊口處磨平并保證一定的粗糙度，以免損壞炭精塊。

動(dòng)密封環(huán)安裝在傳動(dòng)盤上，也是由2個(gè)半圓形軌道連接而成，軌道下面是6個(gè)繞圓周均布的托輪。在傳動(dòng)盤上鉆孔，將托輪支座固定在傳動(dòng)盤上；裝入帶彈簧的炭精塊，動(dòng)環(huán)內(nèi)設(shè)有一個(gè)定位銷以固定炭精塊；調(diào)節(jié)6個(gè)托輪的高度使動(dòng)密封環(huán)處在一個(gè)合適的水平高度，保證炭精塊在圓周運(yùn)行過程中受到的預(yù)緊力均勻且在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。

安裝時(shí)需注意以下幾點(diǎn)。

(1)靜環(huán)工作面及動(dòng)環(huán)所在的平面須與軸垂直，否則運(yùn)行過程中炭精塊受力不均衡，易導(dǎo)致炭精塊損壞。

(2)靜環(huán)結(jié)合處焊接須打好坡口，焊后打磨光滑。工作面必須保持平滑無突出點(diǎn)，否則運(yùn)行時(shí)與炭精塊碰撞產(chǎn)生沖擊，將導(dǎo)致炭精塊損壞。

(3)彈簧要保持合適的預(yù)緊力。預(yù)緊力過大會(huì)加速炭精塊磨損，啟動(dòng)時(shí)對(duì)炭精塊的沖擊力也增大，易導(dǎo)致炭精塊損壞，且磨煤機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，磨盤傾斜，可能會(huì)導(dǎo)致炭精塊在彈簧的作用下飛出；預(yù)緊力過小則密封效果減弱，同時(shí)動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間間隙增大，也會(huì)導(dǎo)致炭精塊被熱風(fēng)吹出。

5 軸向炭精密封裝置運(yùn)行狀況

經(jīng)過1年多的運(yùn)行，改造后的軸向炭精密封裝置運(yùn)行狀況良好，至今未出現(xiàn)過故障，尚未進(jìn)行任何維護(hù)工作。2013年2月，檢查炭精塊磨損量?jī)H為2 mm，可以繼續(xù)使用。對(duì)比傳統(tǒng)的徑向密封形式，新的軸向炭精密封無論在結(jié)構(gòu)、工作原理，還是現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行、維護(hù)等方面，均表現(xiàn)出了特有的優(yōu)勢(shì)。

(1)每塊炭精塊都由2個(gè)彈簧支撐，彈簧采用焊接加強(qiáng)力膠的方式固定在炭精塊下面的鐵板上，比起整圈采用一條彈簧的方式，更加穩(wěn)定可靠。

(2)采用軸向密封方式，運(yùn)行時(shí)不會(huì)損壞磨煤機(jī)傳動(dòng)盤。

(3)磨損補(bǔ)償量大，可以長(zhǎng)時(shí)間使用。

(4)維修成本低，維護(hù)工作量小。

(5)由于彈簧預(yù)緊力的作用，可以保證良好的密封效果。泄漏風(fēng)量少，杜絕了漏粉現(xiàn)象，降低了磨煤機(jī)減速機(jī)溫度及環(huán)境溫度，改善了磨煤機(jī)的運(yùn)行工況。

6 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

以2臺(tái)機(jī)組共12臺(tái)磨煤機(jī)計(jì)算，按每臺(tái)磨煤機(jī)每年平均更換3次炭精密封環(huán)計(jì)算，年檢修備件費(fèi)用為：1.7×3×12 =61.2(萬元)；新型軸向炭精密封裝置每套炭精塊價(jià)格約2.5萬元，按每臺(tái)磨煤機(jī)每年更換1次炭精密封計(jì)算，年檢修備件費(fèi)用為：2.5×12=30.0(萬元)；改造后每年可節(jié)約備件成本為：61.2-30=31.2(萬元)。

改造后還可避免由于炭精密封漏風(fēng)造成的損耗及頻繁啟停磨煤機(jī)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。

7 結(jié)束語

軸向密封的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)徑向密封的預(yù)緊力和磨損補(bǔ)償兩大難題。改善了磨煤機(jī)及其附屬系統(tǒng)的運(yùn)行工況；大大減少了磨煤機(jī)維護(hù)的備件費(fèi)用，避免了傳動(dòng)盤的磨損，降低了維護(hù)工作量；減少了因炭精密封環(huán)檢修造成的停磨時(shí)間，極大地提高了磨煤機(jī)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)為中速磨煤機(jī)炭精密封裝置的選型和改進(jìn)提供了新的方向。

參考文獻(xiàn)：

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