舉例分析燃煤自動取樣裝置（煤粉取樣器）存在的問題及技術改進分析？

      山東泰安有限公司是一座裝機容量為55kW的火力發(fā)電企業(yè)，于2014年立項新增人廠、入爐煤自動取樣裝置，經(jīng)選型確定選用以國產(chǎn)化為主、部分設備采用進口的產(chǎn)品。該煤粉取樣器裝置經(jīng)初步調(diào)試，于2015年3月下旬投入試運行。運行中故障頻發(fā)，特別是余煤返回系統(tǒng)螺旋輸送機和電動閘門故障率極高，破碎機在運行中相繼出現(xiàn)了環(huán)錘、環(huán)軸彎曲變形及篩板裂開等問題，由于采用進口部件，設備維護很不方便。經(jīng)過1年多的運行，針對出現(xiàn)的問題，為提高自動取樣裝置/煤粉取樣器的投用率，于2015年4月對入廠、人爐煤自動取樣裝置的螺旋輸送機和電動閘門、破碎機進行了相應的技改。
1、煤粉取樣器設備概況
      公司燃料輸煤系統(tǒng)所配套的入廠及入爐煤自動取樣裝置/煤粉取樣器均為RZC型中部刮板式采樣機，分別安裝在2號甲和4號甲乙皮帶機的中部。該取樣裝置能自動完成子樣采集、子樣破碎、二次縮分、樣本收集及余樣回收等全過程。
      燃煤自動取煤樣裝置/煤粉取樣器由2套初級采樣機、1套皮帶給料機、1套斗式提升機、1套破碎縮分裝置及1套余煤返回系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)組成。破碎縮分裝置由破碎機、縮分器及樣品罐組成。余煤返回系統(tǒng)由斗式提升機、螺旋給料機及溜管組成。
      輸煤皮帶系統(tǒng)啟動時，皮帶的運行信號通過邏輯存儲器(PLC)的輸出繼電器，被輸送到輸煤系統(tǒng)的自動取樣裝置/煤粉取樣器。該煤粉取樣器/自動取樣裝置的可編程控制器接到信號后，逐級觸發(fā)整機開始工作，同時又觸發(fā)一次采樣器和二次采樣器計時器開始計時；若干秒后，一次采樣器第一次啟動刮板采樣；子樣通過落煤筒被送到初級給料機；初級給料機均勻連續(xù)地將煤喂給碎煤機破碎后，送給下一級縮分設備（縮分器）；采得的樣品被送到旋轉集樣瓶中；剩余部分樣品則通過斗式提升機和螺旋輸送機被送回到皮帶輸送機：當二次采樣器動作若干次后，其可編程控制器觸發(fā)旋轉集樣器旋轉一角度，代之以相鄰的集樣瓶：如此反復，完成某一階段的采樣；當皮帶停止時，該自動取樣裝置的可編程控制器可延時停機，將系統(tǒng)中的余煤走空。自動取樣裝置取樣流程見圖l。
2、煤粉取樣器/自動取樣裝置運行中存在的問題
      該煤粉取樣器/自動取樣裝置投用以來，螺旋輸送機故障頻繁發(fā)生，嚴重影響整臺設備的正常運行，主要有以下問題。
      (1)螺旋輸送機由于螺旋體中心軸產(chǎn)生撓度，與設備外殼相磨擦、卡澀，產(chǎn)生故障報警。
      (2)螺旋輸送機由于瞬時輸送量過大堵煤，產(chǎn)生故障報警。
      (3)螺旋輸送機中部懸掛軸承處通流面積小，導致物料無法正常通過，產(chǎn)生報警。
      (4)電動閘門電機功率為60W，推力小，是靠限位來控制它的伸縮，因此經(jīng)常出現(xiàn)限位不到位和機械上的卡澀。
      (5)破碎機由于有煤矸石或其他雜物的進入，導致破碎機環(huán)錘損壞。
      (6)破碎機底部篩板易斷裂。
      (7)破碎機處疏通器動作頻率高（每90s動作一次），有時由于限位絲桿的彎曲變形，無法正常運行到位，經(jīng)常出現(xiàn)誤動和卡澀。
      根據(jù)2015年4月至2016年3月期間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，入廠、入爐煤取樣裝置共發(fā)生缺陷78條。其中，螺旋輸送機故障率為45%，閘門故障率為25%．斗提機故障率為5%，疏通器故障10%．破碎機故障率為10%，其他故障5%。其中，螺旋輸送機和其電動閘門的故障率達到70%，破碎機及其疏通器的故障率達到20%，因此針對螺旋輸送機和破碎機部分的問題進行分析，提出相應的方案和措施。
3、煤粉取樣器螺旋輸送機運行中出現(xiàn)的問題及技改措施
3.1設備情況及存在的問題
      螺旋輸送機型號為LX150;輸送量為10rr13/h：功率為2.2kW。螺旋輸送機的驅(qū)動方式：擺線針輪減速機輸出軸通過鏈條傳動的方式驅(qū)動螺旋輸送機螺旋體的傳動軸。設備運行時，螺旋輸送機通過螺旋體及葉片的旋轉，連續(xù)不斷地傳送物料。電動閘門推桿型號：DTIA6318-M，電機功率：60W。
      自動取樣裝置自投用以來，在螺旋輸送機部分出現(xiàn)的故障經(jīng)分析，主要存在以下問題。
(l)螺旋輸送機螺旋體中心軸撓度大，易變形。
      由于螺旋輸送機的驅(qū)動方式為鏈條傳動，螺旋體中心軸在輸入端受到向上的拉力F．螺旋體中心軸的長度較長約為6857mm，直徑為D68mm。螺旋體中心軸比較細長，當螺旋體被鏈條帶動時，易發(fā)生變形現(xiàn)象，在細長軸上產(chǎn)生較大撓度和偏心振動。原螺旋輸送和結構見圖2。
(2)螺旋輸送機中部懸掛軸承影響物料通過。
      螺旋輸送機螺旋軸的中間均設置了懸掛軸承。螺旋輸送機運行一段時間后，便發(fā)生中間懸掛軸承處嚴重堵煤，軸承與軸的滑動配合面磨損和堵塞。主要原因是中間懸掛軸承處沒有推料葉片，物料停留堆積，而軸承又占去一定空間，影響物料通過。
(3)設備部件設計不合理，不利于整套設備運行。
      螺旋輸送機的回料系統(tǒng)分為甲、乙路回料管。而控制回料的方式主要通過電動閘門閘板的運行。在最初設計時，只考慮到電動閘板的可行性，而沒考慮到實際使用時，會出現(xiàn)問題。當長時間運行甲系統(tǒng)時，電動閘板就處于關閉狀態(tài)，由于閘板與螺旋機殼之間有一定的距離，在閘板與螺旋體之間就會產(chǎn)生硬煤層，最終導致不能正�；亓�。
(4)設備選型不適當，造成系統(tǒng)故障。
      原螺旋輸送機的驅(qū)動裝置型號為：BWD1829l.5kW，電機功率較低，稍出現(xiàn)輸送機螺旋體與機殼磨擦，驅(qū)動裝置就無法正常驅(qū)動，鏈條傳動過程中時有停頓現(xiàn)象，最終導致無法正常運轉。
3.2技改措施
      (1)將原螺旋輸送機改為皮帶式輸送機，結構見圖3。
      (2)設計皮帶機時，在減速機與驅(qū)動滾筒之間采用柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接，保證同軸度精度要求。驅(qū)動機構改兩軸平行傳遞為同軸傳遞，運行更加平穩(wěn)。
      (3)將原螺旋輸送機擺線針輪減速機更換為MB無極變速機。MBW40-Y4.O-C5無極變速機變速范圍在40～200r/min，可有任意的速比變化，從而極大地保證皮帶機的輸送出力。由于電動機功率增加為4kW，因此在轉軸處加裝零速開關，以監(jiān)控其運行狀況。將原電機電纜及交流接觸器作相應更換。
      (4)在螺旋輸送機原電動閘門處安裝電動卸料器，通過電動卸料器的抬落控制回料的方式。電動卸料器抬落限位可靠，不會出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象和硬煤層的問題。
4、煤粉取樣器破碎機運行中存在的問題及處理
4.1破碎機的參數(shù)、結構
      該煤粉取樣器/自動取樣裝置共配有2臺破碎機，型號為HOLMES型。轉子工作直徑／長度為250/365mm：適用物料為<50mm;進料含水量<12%：電動機型號為Y132S-4-Y5.5kW-B3-IP54;功率為5.5kW;電壓為380V;三角帶型號為B-1800，根數(shù)為3。
      破碎機系徐州拉姆齊公司提供，均由進口部件組成。破碎機的磨煤部分為耐磨材料，破碎機的殼體為上下可分式，可180。開啟。
4.2運行中出現(xiàn)的問題及處理
(1)煤料粘性大造成破碎機底篩堵塞
      煤粉取樣器/自動取樣裝置破碎機底部篩板原來的設計間隙為5mm．篩孔為D6mm．95%出料粒度不大于10mm。在其使用過程中，遇到粘性較大的煤種，特別容易使底板堵塞，最終導致破碎機工作腔內(nèi)堵煤，無法正常運行。為使破碎機更好地適應各種煤種的需要，將破碎機底部篩板的篩孔全部改為D10mm，解決了篩板篩孔堵塞的問題。
(2)破碎機環(huán)錘及環(huán)軸嚴重彎曲變形
      由于破碎機工作腔較小，一旦有稍大一點的煤塊或雜物進入，容易引起破碎機環(huán)軸部分的變形。嚴重時環(huán)錘、環(huán)軸都會產(chǎn)生很大的變形。環(huán)軸彎曲變形后，環(huán)錘在環(huán)軸上無法正常旋轉，環(huán)錘總成就會失去平衡。
4.3破碎機的改型
      由于是進口設備，日常維修時沒有替代品，維護很困難。因此，對破碎機進行改型主要有以下方面。
      (1)破碎機的改型是在原破碎機的外殼不作改動的基礎上進行改動。將原來破碎機中心軸的尺寸改大，以使中心軸的直徑適合國產(chǎn)軸承。新軸的兩端車制新的標準鍵槽。
      (2)破碎機兩側的軸承采用美國FAFNIR公司GRAIIIRRB軸承，軸承內(nèi)徑為43.29mm。環(huán)錘中心軸改進后，可選用帶立座頂絲外球面軸承UCP209或選配國產(chǎn)其他軸承。
      (3)破碎機的環(huán)錘總成中的側板，采用不銹鋼板制成，原先的厚度僅為4mm。在使用中，側板由于環(huán)軸的牽拉變形，也會產(chǎn)生變形。改型后仍將采用不銹鋼板，并將其厚度增加到8mm。
      (4)環(huán)錘是破碎機中重要的組成部分，其材質(zhì)要求很高。原先使用的環(huán)錘是進口件，一般都采用高錳鋼。改型后，環(huán)錘采用ZGMn13-2或ZGMn13-3直接鑄造成形。由于破碎機機殼尺寸不變，環(huán)錘兩側板加厚后，環(huán)錘的長度就要相應的減小，由原先的346mm改為340mm．其他尺寸不變。
5、煤粉取樣器改進后使用效果
      根據(jù)技改方案，于2017年3月至4月對人廠煤、人爐煤 煤粉取樣器/自動取樣裝置螺旋輸送機進行技改。經(jīng)1年多的使用（由于煤種水分大設備停用除外），系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定，三級皮帶機（原為螺旋輸送機）運行狀況良好，破碎機運轉正常，自動取樣裝置的投用率在99%以上。