ZGM80辊式中速磨煤机辊套开裂原因分析及预防

张翠萍

(新疆众和股份有限公司乌鲁木齐830013)

ZGM80辊式中速磨煤机辊套开裂原因分析及预防

张翠萍

(新疆众和股份有限公司乌鲁木齐830013)

中速磨煤机磨辊磨损后常采用辊套修复的方法,使旧磨辊得到多次利用,但在辊套修复过程中或修后短期内易出现辊套破损及裂纹现象。本文结合磨煤机实际运行情况，对磨煤机磨辊修复后开裂及堆焊层脱落的原因进行分析,认为是焊接工艺、磨煤机内部存在的硬质杂物等原因所致,并提出相应的预防措施,为防止今后出现类似故障提供借鉴。

磨辊裂纹焊接工艺冲击磨损

磨辊、磨盘是辊式中速磨的关键部件，在运行过程中,磨辊故障直接影响磨的出力甚至波及锅炉安全稳定运行；由于被碾磨燃煤成分复杂，常常含有一些硬杂质，如煤矸石、铁块等，使得磨辊与磨盘之间的间隙不断加大，设备运转效率下降，能耗增高，成本增加；磨辊的稳定运行,直接关系到整个制粉系统的稳定、长周期生产，因此，提高磨辊与磨盘的耐磨性能成为研讨的课题。

1 磨辊磨损情况

1.1ZGM80辊式中速磨煤机工作简介

某电厂燃煤机组的锅炉为华西能源公司生产,额定蒸发量为520t∕h。每台炉配备4套正压直吹式制粉系统,磨煤机选用北京电力设备厂ZGM80中速辊盘式磨煤机，标准出力39t∕h，磨盘轨道节圆直径1600mm，磨盘转速38.3r∕min，磨辊直径1160mm。其碾磨部分是由转动的磨环和三个沿磨环滚动的固定且可自转的磨辊组成。需粉磨的原煤从磨机的中央落煤管落到磨环上，旋转磨环借助于离心力将原煤运动至碾磨滚道上，通过磨辊进行碾磨。一次风通过喷嘴环均匀进入磨环周围，将经过碾磨从磨环上切向甩出的煤粉混合物烘干并输送至磨机上部的分离器，粗粉被分离出来返回磨环重磨，合格的细粉被一次风带出分离器。难以粉碎且一次风吹不起的较重石子煤、黄铁矿、铁块等通过喷嘴环落到一次风室，被刮板刮进排渣箱，由人工定期清理。

1.2 故障描述

2013年10月在机组检修过程时发现#1～4磨煤机磨辊磨损严重，因检修工期原因，磨辊采用多相强化型高铬铸铁明弧药芯焊丝在线修复，在立磨磨辊衬板不拆除的情况下，在磨煤机内部实施明弧堆焊修复。

2014年1月，运行中发现磨煤机内部有异音，在机组临修期间对磨煤机内部进行检查，发现#2磨辊辊套周围焊材有开裂脱落现象，在裂口附近，堆焊材料脱落严重，其中一处裂纹长度约40cm，磨煤机内部拣出最大有150cm×100cm×70cm的铁块（见图1）。

图1

1.3 多相强化型高铬铸铁明弧药芯焊丝

是一种较为典型的高铬铸铁成分的焊丝。适用于低冲击强磨料磨损的场合，在高铬铸铁中，作为耐磨损最重要的金相组织，是高铬碳化物，其周围的基体组织，可以是奥氏体，也可以是马氏体。当基体组织是马氏体时，有利于耐高应力磨料磨损。在高碳高铬条件下，有利于形成粗大的六角形截面的过共晶针状碳化物颗粒，这些颗粒扎根于基体之中，称之为强化相。由于添加MO、W、Si等元素，属多相强化型马氏体高铬铸铁。在耐高应力磨粒磨损方面，在各类型的高铬铸铁中最强，可显著提高耐磨件的使用寿命，修复后的磨辊使用寿命可保持8000～10000h。

2 故障的处理、原因分析及预防措施

2.1 处理

在发现磨辊开裂的问题后，及时联系维护修复单位进行在线抢修，3天后设备恢复正常运行。磨辊见图2。

图2

2.2 原因分析

（1）由于磨辊的在线修复，工作现场环境条件有限，焊接工艺受到较大影响，焊接质量不高，加之验收方经验不足，焊道压合不均匀。

（2）高铬铸铁在与磨辊基体焊接时，如工艺上把握不好，很容易出现整体性裂纹，使堆焊层与基体连接不良，导致块状脱落。

（3）电弧焊接工艺本身的特点是热源温度高度而集中,焊接过程中填充金属迅速熔化与结晶冷却,整个焊接区域受热不均造成极大的温度梯度,从而产生很大的焊接内应力,由于堆焊件相对较大,焊缝、熔合区的冷却速度很快，形成大量的碳化物的析出，极易形成裂纹。一旦形成整体性或穿透性的裂纹，使用时间就会不长，运行中焊件就容易整体脱落或掉块。

（4）奥氏体和马氏体混合在高应力情况条件下，不容易出现脱块，但单相强化不具备耐高冲击应力磨损，磨煤机内部铁件等异物不能及时排除，导致磨辊对铁块反复进行碾磨，直接影响了修复后磨辊的使用周期。

（5）在进入磨煤机热风的作用下，磨辊在开停磨时还受到温度变化的作用产生较大应力，特别是冬季，磨辊表面会在零下几度的状态中几分钟内迅速上升到100～200℃，这会使磨辊在热应力、热处理残余应力和作用下，易在有铸造缺陷且磨辊与轮毂有配合间隙的部位发生开裂。

（6）原煤送进时物料中的高硬度矿物杂质还对磨辊表面产生冲击力，严重时造成划伤，磨辊与磨盘接触边缘与原煤产生的剪切力，磨机在粉磨物料时受到的反作用力，这些力共同作用，使耐磨件表面沟壑与脊隆交替变换，导致了裂纹的形成和扩展，最后磨辊表面金属以片状磨屑形式断裂脱落，其过程都是属于多次塑变的磨损机理。

2.3 预防措施

（1）焊接过程中，必须控制好焊接工艺，并在堆焊过程中消除大裂纹的出现，杜绝块状脱落。对于堆焊修复可能产生的风险，比如堆焊层脱落以致达不到使用寿命，严重的如夹渣、气孔等内部缺陷的存在还会产生由此带来的堆焊断裂风险，在堆焊中做好验收工作，避免验收不到位导致运行中产生缺陷。

（2）设计煤质与实际煤质存在差异，磨煤机停运时间较短，磨煤机运行中加强监视运行参数，发现磨煤机内部异音和振动增大时，首先要排石子煤，如异物无法排除，振动异音无法消除，即使影响负荷，也要及时停运磨煤机检修处理，未查明原因不能带病运行。

（3）输煤系统的除铁设备保证正常运行，定期检查减少大块铁件进入磨煤机内部的可能性。

（4）按照磨煤机维护说明书，定期对磨煤机内部进行检查，及早发现问题，及时处理，避免问题的扩大化。

（5）冬季磨煤机停运检修时，适当增加磨煤机停运内部检查及开磨的暖磨时间，避免磨煤机内部冷热的急剧交替，从而减少因热应力导致的磨辊开裂。

3 结语

应用在线堆焊修复磨辊及耐磨部件，使其表面层具有更好的耐磨损、耐腐蚀、高抗热疲劳性等特点，保证质量和修复后的使用寿命，能大大提高生产效率，同时也降低了更换磨辊的成本；在过程中必须对设备运行及维护情况的数据进行详细的分析，才能找到故障产生的具体原因，从而更快、更有效的对故障进行处理，将机组的损失减到最小。

性能与使用寿命，经比较对于新的铸造磨煤辊当磨损量达到35mm时,工作时间为5000h到6000h;修复再制造后的磨煤辊工作12000h以上,磨耗小于30mm,因此,修复后的磨煤辊使用寿命比铸造新磨辊提高1倍,而成本却为原铸造磨辊的1∕3；为企业创造较大的经济效益。

[1]ZGM80中速辊式磨煤机使用维护说明书，北京电力设备厂.

[2]电厂磨煤机耐磨件堆焊技术导则DL/T903-2004.

[3]曹朝霞,丁振波,王东,磨煤辊明弧堆焊修复技术[J].铸造技术，2009,30（3）.

收稿：2015-05-11

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.05.036