燃烧自动取样装置存在的问题及改进

      江苏射阳港发电有限公司（以下简称公司）是一座装机容量为55kW的火力
发电企业，于2000年立项新增入厂、入炉煤自动取样装置，经选型确定选用徐州
拉姆齐公司的以国产化为主、部分设备采用进口的产品。该装置经初步调试，于
2001年3 月下旬投入试运行。运行中故障频发，特别是余煤返回系统螺旋输送机
和电动闸门故障率极高，破碎机在运行中相继出现了环锤、环轴弯曲变形及筛板
裂开等问题，由于采用进口部件，设备维护很不方便。经过1 年多的运行，针对
出现的问题，为提高自动取样装置的投用率，于2003年4 月对入厂、入炉煤自动
取样装置的螺旋输送机和电动闸门、破碎机进行了相应的技改。

      一、设备概况公司燃料输煤系统所配套的入厂及入炉煤自动取样装置均为
RZC 型中部刮板式采样机，分别安装在2 号甲和4 号甲乙皮带机的中部。该取样
装置能自动完成子样采集、子样破碎、二次缩分、样本收集及余样回收等全过程。

      燃煤自动取煤样装置由2 套初级采样机、1 套皮带给料机、1 套斗式提升
机、1 套破碎缩分装置及1 套余煤返回系统、电气控制系统组成。破碎缩分装置
由破碎机、缩分器及样品罐组成。余煤返回系统由斗式提升机、螺旋给料机及溜
管组成。

      输煤皮带系统启动时，皮带的运行信号通过逻辑存储器（PLC ）的输出继
电器，被输送到输煤系统的自动取样装置。该自动取样装置的可编程控制器接到
信号后，逐级触发整机开始工作，同时又触发一次采样器和二次采样器计时器开
始计时；若干秒后，一次采样器第一次启动刮板采样；子样通过落煤筒被送到初
级给料机；初级给料机均匀连续地将煤喂给碎煤机破碎后，送给下一级缩分设备
（缩分器）；采得的样品被送到旋转集样瓶中；剩余部分样品则通过斗式提升机
和螺旋输送机被送回到皮带输送机；当二次采样器动作若干次后，其可编程控制
器触发旋转集样器旋转一角度，代之以相邻的集样瓶；如此反复，完成某一阶段
的采样；当皮带停止时，该自动取样装置的可编程控制器可延时停机，将系统中
的余煤走空。自动取样装置取样流程见图1.

      二、自动取样装置运行中存在的问题该自动取样装置投用以来，螺旋输送
机故障频繁发生，严重影响整台设备的正常运行，主要有以下问题。

      （1 ）螺旋输送机由于螺旋体中心轴产生挠度，与设备外壳相磨擦、卡涩，
产生故障报警。

      （2 ）螺旋输送机由于瞬时输送量过大堵煤，产生故障报警。

      （3 ）螺旋输送机中部悬挂轴承处通流面积小，导致物料无法正常通过，
产生报警。

      （4 ）电动闸门电机功率为60W ，推力小，是靠限位柬控制它的伸缩，因
此经常出现限位不到位和机械上的卡涩。

      （5 ）破碎机由于有煤矸石或其他杂物的进入，导致破碎机环锤损坏。

      （6 ）破碎机底部筛板易断裂。

      （7 ）破碎机处疏通器动作频率高（每90s 动作一次），有时由于限位丝
杆的弯曲变形，无法正常运行到位，经常出现误动和卡涩。

      根据2002年4 月至2003年3 月期间的数据统计，入厂、入炉煤取样装置共
发生缺陷78条。其中，螺旋输送机故障率为45% ，闸门故障率为25% ，斗提机故
障率为5%，疏通器故障10% ，破碎机故障率为10% ，其他故障5%. 其中，螺旋输
送机和其电动闸门的故障率达到70% ，破碎机及其疏通器的故障率达到20% ，因
此针对螺旋输送机和破碎机部分的问题进行分析，提出相应的方案和措施。

      三、螺旋输送机运行中出现的问题及技改措施3.1 设备情况及存在的问题
螺旋输送机型号为LXl50 ；输送量为10m3/h；功率为2.2kW.螺旋输送机的驱动方
式：摆线针轮减速机输出轴通过链条传动的方式驱动螺旋输送机螺旋体的传动轴。
设备运行时，螺旋输送机通过螺旋体及叶片的旋转，连续不断地传送物料。电动
闸门推杆型号：DTIA6318-M，电机功率：60W.自动取样装置自投用以来，在螺旋
输送机部分出现的故障经分析，主要存在以下问题。

      （1 ）螺旋输送机螺旋体中心轴挠度大，易变形。

      由于螺旋输送机的驱动方式为链条传动，螺旋体中心轴在输入端受到向上
的拉力F ，螺旋体中心轴的长度较长约为6857mm，直径为D68mm.螺旋体中心轴比
较细长，当螺旋体被链条带动时，易发生变形现象，在细长轴上产生较大挠度和
偏心振动。原螺旋输送和结构见图2.

      （2 ）螺旋输送机中部悬挂轴承影响物料通过。

      螺旋输送机螺旋轴的中间均设置了悬挂轴承。螺旋输送机运行一段时间后，
便发生中间悬挂轴承处严重堵煤，轴承与轴的滑动配合面磨损和堵塞。主要原因
是中间悬挂轴承处没有推料叶片，物料停留堆积，而轴承又占去一定空间，影响
物料通过。

      （3 ）设备部件设计不合理，不利于整套设备运行。

      螺旋输送机的回料系统分为甲、乙路回料管。而控制回料的方式主要通过
电动闸门闸板的运行。在最初设计时，只考虑到电动闸板的可行性，而没考虑到
实际使用时，会出现问题。当长时间运行甲系统时，电动闸板就处于关闭状态，
由于闸板与螺旋机壳之间有一定的距离，在闸板与螺旋体之间就会产生硬煤层，
最终导致不能正常回料。

      （4 ）设备选型不适当，造成系统故障。

      原螺旋输送机的驱动装置型号为：BWDl8-29-1.5kW，电机功率较低，稍出
现输送机螺旋体与机壳磨擦，驱动装置就无法正常驱动，链条传动过程中时有停
顿现象，最终导致无法正常运转。

      3.2 技改措施（1 ）将原螺旋输送机改为皮带式输送机，结构见图3.

      （2 ）设计皮带机时，在减速机与驱动滚筒之间采用柱销联轴器联接，保
证同轴度精度要求。驱动机构改两轴平行传递为同轴传递，运行更加平稳。

      （3 ）将原螺旋输送机摆线针轮减速机更换为MB无极变速机。MBW40-Y4.0-C5
无极变速机变速范围在40～200r/min，可有任意的速比变化，从而极大地保证皮
带机的输送出力。由于电动机功率增加为4kW ，因此在转轴处加装零速开关，以
监控其运行状况。将原电机电缆及交流接触器作相应更换。

      （4 ）在螺旋输送机原电动闸门处安装电动卸料器，通过电动卸料器的抬
落控制回料的方式。电动卸料器抬落限位可靠，不会出现卡涩现象和硬煤层的问
题。

      四、破碎机运行中存在的问题及处理4.1 破碎机的参数、结构该自动取样
装置共配有2 台破碎机，型号为HOLMES型。转子工作直径/ 长度为250/365mm ；
适用物料为<50mm ；进料含水量<12%；电动机型号为Y132S-4-Y5.5kW-B3-IP54；
功率为5.5kW ；电压为380V；三角带型号为B-1800，根数为3.破碎机系徐州拉姆
齐公司提供，均由进口部件组成。破碎机的磨煤部分为耐磨材料，破碎机的壳体
为上下可分式，可180 °开启。

      4.2 运行中出现的问题及处理（1 ）煤料粘性大造成破碎机底筛堵塞自动
取样装置破碎机底部筛板原来的设计间隙为5mm ，筛孔为D6mm，95% 出料粒度不
大于 l0mm.在其使用过程中，遇到粘性较大的煤种，特别容易使底板堵塞，最终
导致破碎机工作腔内堵煤，无法正常运行。为使破碎机更好地适应各种煤种的需
要，将破碎机底部筛板的筛孔全部改为Dl0mm ，解决了筛板筛孔堵塞的问题。

      （2 ）破碎机环锤及环轴严重弯曲变形由于破碎机工作腔较小，一旦有稍
大一点的煤块或杂物进入，容易引起破碎机环轴部分的变形。严重时环锤、环轴
都会产生很大的变形。环轴弯曲变形后，环锤在环轴上无法正常旋转，环锤总成
就会失去平衡。

      4.3 破碎机的改型[1] 由于是进口设备，日常维修时没有替代品，维护很
困难。因此，对破碎机进行改型主要有以下方面。

      （1 ）破碎机的改型是在原破碎机的外壳不作改动的基础上进行改动。将
原来破碎机中心轴的尺寸改大，以使中心轴的直径适合国产轴承。新轴的两端车
制新的标准键槽。

      （2 ）破碎机两侧的轴承采用美国FAFNIR公司GRA111RRB 轴承，轴承内径
为43.29mm.环锤中心轴改进后，可选用带立座顶丝外球面轴承UCP209或选配国产
其他轴承。

      （3 ）破碎机的环锤总成中的侧板，采用不锈钢板制成，原先的厚度仅为
4mm.在使用中，侧板由于环轴的牵拉变形，也会产生变形。改型后仍将采用不锈
钢板，并将其厚度增加到8mm.（4 ）环锤是破碎机中重要的组成部分，其材质要
求很高。原先使用的环锤是进口件，一般都采用高锰钢。改型后，环锤采用ZGMn13-2
或ZGMnl3-3直接铸造成形。由于破碎机机壳尺寸不变，环锤两侧板加厚后，环锤
的长度就要相应的减小，由原先的346mm 改为340mm ，其他尺寸不变。

      五、改进后使用效果根据技改方案，于2003年3 月至4 月对入厂煤、入炉
煤自动取样装置螺旋输送机进行技改。经1 年多的使用（由于煤种水分大设备停
用除外），系统运行比较稳定，三级皮带机（原为螺旋输送机）运行状况良好，
破碎机运转正常，自动取样装置的投用率在99% 以上。