磨煤机拉杆断裂原因分析.docx

磨煤机拉杆断裂原因分析【摘要】中泰化学阜康工业园热电厂位于新疆昌吉回族自治州阜康市中泰化学阜康工业园内热电厂现运行两台150MW供热机组配套两台540t/h超高压煤粉炉主要为中泰化学阜康工业园区2套40万吨/年聚氯乙烯树脂生产装置供应自备电、工业蒸汽等产品冬季还负责给工业园区集中供热。每台机组配置4台北京电力设备总厂生产的ZGM65型中速辊式磨煤机一般三运一备。机组运行一年以后磨煤机拉杆一次出现断裂故障至今已出现三起同类故障最近一次在2015年5月6日发生本文即对此次故障的情况、原因分析、解决方案提出了意见。【关键词】磨煤机拉杆交变应力疲劳破坏调整油压2015年5月6日05时24分#1锅炉磨煤机C加载油压瞬间由12.18Mpa降至2.65Mpa随后迅速恢复至12Mpa同一时间段电流瞬间由206A波动至143A后恢复至192A。06时50分#1炉C磨煤机电流波动范围较大06时56分巡检发现磨煤机减速机顶部输出盘迷宫密封处冒烟且有油漏出输出盘下部#3拉杆方向机壳处温度接近200℃停止磨煤机C运行。2015年5月7日更换新减速机后发现该磨煤机#3拉杆上升下降均不动作打开拉杆密封盒发现#3拉杆脆性断裂断裂部位在拉杆与压架关节轴承接触平面内拉杆的变截面处。1断口分析经过对断口断面的分析认为拉杆破坏的主要原因是疲劳断裂。因为断口符合下列特征：1.1疲劳断裂时并没有明显的宏观塑性变形断裂前没有预兆而是突然破坏；1.2引起疲劳断裂的应力很低常常低于材料的屈服点；1.3疲劳破坏的宏观断口由两部分组成即疲劳裂纹的策源地及扩展区（光滑部分）和最后断裂区（粗糙部分）。断面边缘有较浅伤痕裂纹断口粗糙。分析认为当拉杆出现伤痕后构件就发生断裂说明构件在交变应力作用下处于强度极限状态下稍有冲击即发生断裂。以下即为断口图片。2拉杆材料力学分析通过分析拉杆图纸得知拉杆的断裂部位在拉杆与压架关节轴承接触平面内拉杆的变截面处分析拉杆的受力情况可知拉杆断口处没有一对平行且方向相反的剪切力的存在所以拉杆未受到剪切作用。在断口处拉杆只受到加载装置对拉杆的拉伸作用由于加载油压的作用及煤层厚度的变化拉杆受到交变应力的作用断口处最大拉应力12.181252/0.072=38.8Mpa（其中0.125是加载油缸活塞直径0.07是拉杆断口处的直径单位均为米。）下图是拉杆简图及受力分析图：3断口截面拉杆应力校核查合金钢许用拉伸应力为合金钢=230MPa但因为该拉杆受交变应力作用要确定校核系数为尺寸系数：试验表明疲劳极限将随构件尺寸的增大而降低。因为构件尺寸越大材料包含的缺陷也相应增加图1是构件的尺寸系数曲线。按图查得=0.67加工系数：试验表明构件表面的加工质量对构件的疲劳极限有很大影响。构件加工后产生的表面刀痕擦伤等引起应力集中因而表面光洁度越差疲劳极限降低越多。图2是加工系数曲线。按图查得=0.7K为有效应力集中系数：由于使用及工艺的要求构件上常带有圆角小孔凸肩健槽等在外力作用下这些地方会引起应力集中而应力集中促使疲劳裂纹的形成裂纹逐渐扩展造成构件破坏。图3是有效应力集中系数曲线。按图查得k=3因此校核系数0.670.7/3=0.156由此得出拉杆的许用拉应力许用=合金钢n=230=35.88MPa而拉杆断口的最大拉应力=38.8Mpa>许用所以拉杆处于一种不安全的工作状态并最终断裂。4最大加载油压的选择为了保证拉杆在安全状态下工作有必要对允许最大加载油压进行计算根据北京电力设备总厂《ZGM65型中速辊式磨煤机使用和维护说明书》的要求加载力应该控制在25.3KN～80.8KN对应加载油压为3.2MPa～10.3MPa。但在生产运行中制造厂的规定并没有得到严格的执行变加载油压经常在12MPa左右运行有时甚至能达到13MPa引起了一系列的不良反应比如磨煤机负荷畸高筒壁、磨辊、磨盘、煤粉管道磨损严重拉杆断裂频繁减速机受力异常等等所以加载油压不能没有标准的增加按许用拉伸应力35.88MPa校核则最大加载油压为35.88*0.072/0.1252=11.25MPa也就是说加载油压的极限参数不能超过11.25MPa。5结论断裂是由于拉杆处于交变应力的作用产生裂纹在超过安全值的加载油压力作用下达到屈服极限从而发生断裂。6解决方案6.1热电厂锅炉专业技术人员召开专题会议制定磨煤机变加载油压调整实施方案。最终磨煤机运行按说明书要求ZGM50磨控制变加载压力