球形氢氧化镍生产中提高磁控管使用寿命的实践

阮建军 朱爱云 刘 燕

(金川镍钴研究设计院， 甘肃 金昌 737100)

球形氢氧化镍生产中提高磁控管使用寿命的实践

阮建军 朱爱云 刘 燕

(金川镍钴研究设计院， 甘肃 金昌 737100)

球形氢氧化镍生产中影响磁控管使用寿命的主要因素是输送带布料厚度、收尘系统结构、物料干燥方式及磁控管工作电压。通过将布料器改进为特殊的耙式结构、改造收尘风管布置结构、加装压散装置及更换变压器等措施，磁控管使用寿命得到有效延长，并且提高了生产的稳定性，减少了磁控管能耗。

磁控管； 使用寿命； 物料厚度； 出料温度； 工作电压； 收尘管道

0 前言

球形氢氧化镍(以下简称球镍)项目投入生产以来，干燥设备利用率低，不能满足生产需求。在后期项目中选用隧道式微波干燥机做为干燥设备，使物料的各项物理指标、化学成分、电化学性能得到有效控制。但该干燥设备主器件磁控管损坏率高，使用寿命短，维修频繁，不仅增加了生产成本、能耗，降低了球镍产量，而且还大大增加了工人的劳动强度。

为降低备品备件费用，增加效益，降低工人劳动强度，针对磁控管使用寿命短这一现象，进行了分析研究并进行了设备改造，取得了一定成效。

1 磁控管使用寿命现状

设备改造前磁控管每月损坏25～38个，平均使用寿命仅为1 535 h。对某些磁控管使用寿命进行了统计，见表1。

表1 磁控管使用寿命统计表 单位：h

2 影响磁控管使用寿命的因素

2.1 输送带布料厚度不均

微波干燥机共有11级箱体，每级箱体内共有6个磁控管，因此该设备共有66个磁控管。当设备检测到输送带上有物料时就会启动磁控管工作电路，让磁控管投入工作。如果输送带出现断料或布料不均匀时，工作中的磁控管会由于热量散发不出而烧坏。

由于离心机分离后的球镍含水约9%～12%，此时物料粘度大，布料器在下料管内料位较高时，常出现“架空”断料和压力过大导致输送带停转的问题。设备维护人员于2013年3月10～18日对传送带进行了现场测试，发现输送带停转率为90%，因此，输送带布料不均匀是影响磁控管使用寿命的因素之一。

2.2 收尘系统结构

设备运行过程中，在其前段干燥时，湿气不能及时排出，有时在加热箱体内出现结露现象，小水滴聚集在磁控管底部破坏了电气绝缘，对磁控管及其电气线路的安全运行造成影响；另一方面由于干燥后的部分物料飞扬，不能及时进入收尘管道，落到电气线路盘及磁控管周围，由于球镍颗粒具有一定的导电能力，破坏了电气线路的电流平衡，增加通过磁控管的电流，使其使用寿命受到威胁。

通过对2013年1～3月的设备运行记录进行了统计，发现收尘管道每月堵塞达3～5次，不仅耽误了生产，而且缩短了磁控管的使用寿命。

2.3 物料干燥方式

隧道式微波干燥设备是一种静态干燥设备，在整个干燥过程中，物料不会产生翻动等效应，有利于保持物料的形态结构。在球镍微波干燥试验中发现，球镍经微波干燥后与进口处的形状保持一致，但因其表面容易散热，导致干燥后的物料内、外存在明显的温度梯度，在物料的块状中心温度最高，部分会有轻微的“烧煳”现象，这是因为含水球镍固体粘度较大导致受热后表面结壳，其内部水分难以透过表面硬壳向外扩散从而不利于中心散热，给烘干带来一定难度，使得磁控管不停在“启动”与“停止”之间转换，影响了磁控管的使用寿命。

2.4 磁控管工作电压

磁控管由管芯和磁钢(或电磁铁)组成。管芯包括阳极、阴极、能量输出器和磁路系统等四部分。磁控管的阴极即电子的发射体,又是相互作用空间的一个组成部分。阴极的性能对管子的工作特性和寿命影响极大，被视为整个管子的心脏。磁控管工作时阴极接负电压，如果加在磁控管两端的工作电压过高，会导致电子回轰而使阳极过热并致使其烧坏，因此要尽量减小阴极电流以延长使用寿命。在损坏的磁控管里，经过测量有1/3属阳极烧坏问题，故电压过高是降低磁控管使用寿命的又一因素。

3 改造措施

针对设备存在的以上问题，车间相关人员经过分析讨论，最终对设备进行了如下改造。

3.1 采用特殊布料装置

为了杜绝设备输送带出现“架空”断料或停转问题，将布料器改进为特殊的耙式结构，保证均匀进、出料，使传送带上物料厚度为4～8 mm。该措施杜绝了物料出现大量堆积或断料并且实现了布料速度与传输带的运行速度联动可调。

该装置既避免了由于传送带停转造成生产被动的局面，又能稳定控制物料厚度，防止断料烧坏磁控管，其结构如图1所示。

图1 布料装置结构示意图

措施实施后对输送带上的物料厚度进行了现场测试，结果如图2所示。从图2看出，改造后解决了传送带物料不均匀造成磁控管使用寿命缩短的问题。

3.2 改造风管布置

针对设备收尘系统存在的问题，将设备的排湿、排热风管在第四级分开，使用两台排风机来分别完成排湿、排热和收尘功能。设备的前段是物料水分蒸发和排湿的主要部位，应尽量加大排风量，将蒸发出的湿气及时排出，并采用尽可能低的负压干燥，以降低水的汽化温度，加快干燥速度；在设备的后段，因物料的水分大部分已蒸发，无需太大的排风量，故采用较低风量的排风机，以保证后部加热箱体在微负压状态下工作，从而使风管用于排热和收集产品细粉，这样一方面可减少物料的飞扬损失，另一方面可以改善设备现场的作业环境。该风管布置如图3所示。

图2 改造前后传送带物料厚度对照图

图3 改造后的风管布置示意图

改造后收尘管道每月仅清理一次，而改造前平均每月清理4次。

3.3 加装压散装置

经过分析研究，在隧道式微波干燥设备加热箱的适当位置加装了纵横交错的两级压散装置(如图4所示)，使静态的微波干燥设备具有了部分动态干燥设备的特点。压散装置破坏了球镍固体在干燥过程中形成的“硬壳”， 使物料在干燥过程中破碎成粉末状，明显降低了内、外温度梯度，既利于散热从而使物料干燥在较低温度下进行，又使水分可以更快扩散到表面而缩短了干燥时间，满足了球镍的干燥工艺要求并降低了能源消耗，提高了磁控管工作的稳定性。改造前后出料温度现场检测结果如图5所示。

3.4 更换变压器

针对磁控管供电电压及电流过高问题，决定更换磁控管主电路中的变压器，降低加在磁控管两端的工作电压，减小通过它的电流从而降低了磁控管的工作功率，减小了相同时间内磁控管的发热量，有利于保护磁控管。

图4 两级压散装置示意图

经过市场调研更换变压器为低压端输出电压为3.5 V，高压端电压不变，因此磁控管的工作电压从4.2 V降至3.5 V，通过的电流从11 A降至8 A。根据焦耳定律得出，在相同时间内磁控管工作产生的热量仅为改造前的0.53，对磁控管起到了有效的保护作用。

4 改造效果

4.1 提高磁控管使用寿命

设备改造完成后，对磁控管使用寿命进行了统计，见表2。

图5 改造前后出料温度对比图

表2 改造后磁控管使用寿命统计表 单位：h

从表2可以看出磁控管的使用寿命从改造前的1 535 h提高至1 890 h，效果显著，解决了磁控管使用寿命短的问题。

改造后微波设备磁控管使用寿命延长了355 h，设备共有磁控管66个，每天工作20 h，每月按30 d计，磁控管每年共工作时间475 200 h；改造前磁控管寿命1 535 h，每年需更换磁控管310个，改造后磁控管寿命1 890 h，每年需更换磁控管252个，改造后每年可节约磁控管58个，磁控管价格按800元/个计算，年节约磁控管费用4.64万元。

4.2 降低磁控管电耗

更换变压器后，有效降低了磁控管电压电流，每年节约用电量=2.1×66×20×30×12=998 kW·h，每年可节约电费1 497元。

4.3 经济效益

本次设备改造中，更换66个磁控管控制变压器，总计费用16 500元，布料装置改进费用2 500元，收尘装置及压散装置改进费用6 000元，总计25 000元，当年就可以在磁控管的费用中节约出来。

5 结束语

在球镍生产中，经过对布料装置、收尘装置、压散装置以及磁控装置的整体改进，大大提高了微波干燥效率。布料厚度的有效控制，使磁控管可以高效工作，保证了物料连续干燥出料，解决了中途停车处理物料板结和干燥不彻底需调整等问题。收尘风管的清理工作也由原来的平均每月4次下降到每月1次，节省了人力。磁控管使用寿命的延长，更好的提高了设备的利用率，降低了设备的检修维护时间，为高效生产提供了保障。

[1] 张恩虬．磁控管基本问题的解释[J]．科学通报，1975(7).

[2] 王丽．微波磁控管工作原理[J]．微波设备元器件，2007.

[3] 陈渝，齐悦国,等．延长直线加速器磁控管使用寿命的方法[J]．医疗卫生装备，2004,25．

[4] 徐成海,等．真空干燥[M]．北京：化学工业出版社，2004．

Practice of Improving Magnetron Service Life for Spherical Nickel Hydroxide Production

RUAN Jian-jun, ZHU Ai-yun, LIU Yan

Material thickness of conveyor belt, system structure of dust collection, material drying process and magnetron working voltage are the main factors affecting magnetron life in spherical nickel hydroxide production. By improving the distributor with a special rake structure, transforming collecting duct arrangement, retrofitting pressure spreaders and replacing voltage transformer and other measures, the service life of the magnetron is effectively prolonged, the stability of production is improved, and the energy consumption of magnetron is reduced.

magnetron; service life; material thickness; discharge temperature; working voltage; collecting duct

2014-04-12

阮建军(1968—)，男，浙江台州人，大专，工程师，主要从事设备管理工作。

TF815

B

1008-5122(2014)06-0022-04