張子豪
（成都建筑材料工業設計研究院有限公司）
摘 要：在試生產過程中，當物料循環量達到1 000 t/h時，水泥粉磨系統循環提升機電流大幅度波動，尾輪大幅度上下串動，提升機尾輪卡死斷軸。將原來的尾輪內置配重改造為外置配重，將尾輪軸由滑動摩擦形式改造為滾動摩擦。改造后，提升機能力和可靠性得到增強，滿足生產需求。
關鍵詞：水泥粉磨系統；循環提升機；尾輪；卡死；斷軸；配重；摩擦
DX項目水泥粉磨系統循環提升機設計Z大運輸能力為1200t/h。試生產中，當運輸量達到1000t/h時，料流不穩，尾輪上下竄動大，進而引發尾輪卡死斷軸現象。為解決此問題，我們對循環提升機實施了改造。
01 水泥粉磨系統循環鏈斗提升機工藝布置
DX項目水泥粉磨采用輥壓機+球磨機半終粉磨工藝，循環提升機工藝布置流程如圖1。水泥原料通過喂料提升機進入到緩沖倉，緩沖倉下料到輥壓機，經輥壓機擠壓的物料由循環提升機輸送到V型選粉機，粗料回到輥壓機。該系統中，循環提升機的能力是物料循環量大小的決定因素之一。
02 循環提升機斷軸原因分析
該項目水泥磨循環提升機采用的是內置配重形式，配重輪安裝在鏈輪兩邊；鏈輪軸采用滑動摩擦方式；尾部鏈輪是活動設計，采用長絲桿進行限位。循環提升機尾輪結構見圖2。
從圖2可知，循環提升機尾輪的這種結構十分緊湊，整個軸包括軸承都密封在提升機殼體內，可以減少冒灰，但是配置無法調節，可能會產生軸兩端受力不均的情況，兩端受力不均會產生別軸問題。如果喂料波動大，尾輪軸竄動幅度大，軸承座頂住上部限位絲桿，別軸現象發生，嚴重時軸會被頂彎，或者斷軸。這種結構采用的滑動軸承，摩擦產生的熱量大，軸溫度高，影響軸的屈服強度。
在提升機運行過程中，料流不穩定時會引起較大的電流波動（10～20 A波動范圍）。由于是滑動摩擦軸承，提升機軸端在運行過程中會出現持續高溫的現象。現場測量軸的外部溫度接近300 ℃（環境溫度10 ℃）。
提升機斷軸后，我們仔細觀察軸斷面（見圖3），軸斷面存在韌性斷裂紋路，斷面Z外端有幾處藍色的斑點。斷面從藍色部位開始擴展，軸芯部分韌性明顯好于軸斷面的外緣。從圖3可以看出，軸上細小裂紋處因被加熱而發藍，裂紋擴展。溫度升高導致軸的屈服強度降低，抗彎強度降低，當負載超過軸的抗彎強度時，軸斷裂。
根據以上分析，我們可以對軸斷裂現象進行過程推理。提升機正常運轉時提升機尾輪軸上下浮動，正常工作情況下軸承距離限位頂絲有一定的間距。當提升機進料料流不穩定或者提升機尾輪處積料過多時，斗子鏟料，提升機鏈條受力，軸承座上提，如果配重不夠，軸承座就會向上竄動；如果竄動量過大，頂絲會頂住軸承座；如果斗子里面的料兩邊不平衡，鏈輪會一直承受向上的拉力，軸承座會卡在“高位”。此時，軸在滑動軸承中被頂住，摩擦產生大量的熱，溫度不斷上升，軸的屈服強度下降。當溫度達到“極限值”時，軸開始從“薄弱”位置（允許范圍內的微小缺陷位置）擴展裂紋，直至軸無法承受彎矩而斷裂。
03 改造方法
我們決定將內置配重改為外置可調配重。外置配重為杠桿形式，可根據現場喂料量在外部增加或者減少配重，調節方便，能確保尾輪平穩地上下浮動。將滑動軸承改為滾動軸承，消除摩擦發熱，大幅度降低運行時軸的溫度（小于100 ℃）。
這種結構提高了軸的運行可靠性，同時配重調節更加方便。配重的調節與提升機運行穩定性相匹配，可大大降低尾輪斷軸風險。循環提升機尾輪改造后的結構如圖4。
改造中，我們保留了原有的鏈輪，其他部分全部更換。改造需要的部件主要包括：鏈輪軸、軸承座、限位滑道、鉸支座、配重支架、配重塊、彈簧、絲桿、機械限位支架、側門。先將原有鏈輪拆除，拆除鏈輪附近的料斗以及斷開鏈條，然后將鏈輪安裝到新的鏈輪軸上，尾部鏈輪安裝回提升機，恢復料斗，鏈條重新接上。安裝軸密封塊及軸承座，安裝鉸支座及配重支架，安裝配重。
04 結束語
改造后，循環提升機在1100～1150 t/h能力下運行時，尾輪的浮動范圍很小，不會被限位絲桿頂住，且十分穩定。在該能?下連續運行120 h，軸溫度保持在60 ℃，無卡軸、別軸現象。
輥壓機+球磨機半終粉磨工藝，在條件合適時，還可改為水泥輥壓機終粉磨系統。這兩種情況對循環提升機的能力有較高的要求，選型不當會成為生產瓶頸。
就該系統，如果循環物料量一直維持在800 t/h，提升機原選型內置配重形式較好，內置配重防塵效果好，結構簡單，緊湊，成本較低。當增加輥壓機系統成品量時，循環物料量提高，提升機內置配重和尾輪滾動軸承就顯得力不從心了。這在設計時應該引起重視。
（來源：水泥行業專家聯盟）
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