王晓喜
陕西正元电力实业发展总公司铸造厂 712085
摘要：球磨机是一种破碎机械，通过钢球下落破碎介质，在运行中衬板、钢球都会产生一定程度的磨损，影响其使用寿命。基于此，本文首先研究了影响磨煤机寿命的因素，然后对提高钢球磨煤机衬板使用寿命的措施进行了分析，以期能够延长衬板寿命，降低系统运行成本，提高经济收益。
关键词：钢球磨煤机；衬板；使用寿命；控制措施；影响因素
引言：磨煤机在运行过程中，衬板、钢球、介质之间都存在着磨损、破碎等问题，衬板磨损是由于和介质、钢球之间产生的长时间冲击，让衬板结构上发生剥离和流失，导致衬板磨损失效。因此，需要加强对衬板寿命影响因素的分析，研究提高寿命的策略，对于延长其使用寿命有重要意义。
一、影响磨煤机寿命的因素
（一）介质对衬板寿命的影响
使用球磨机可以破碎的介质包括石料、煤料、矿石材料等。介质的硬度直接影响到衬板的寿命，介质硬度越高，衬板的寿命也就越短，介质硬度越低，衬板使用的寿命也就越长。球磨机碾磨的主要介质是燃料煤，一般情况下燃料煤的可磨系数为0.8~2，如果燃料煤中掺杂了过于多的砂子、石头和煤矸石，将会降低可磨性，造成衬板寿命的缩短。
（二）运行情况对衬板寿命的影响
首先未及时消除缺陷，例如：系统中衬板出现断裂情况，没有及时进行更换处理，让断裂继续扩大，将会导致筒体变形，影响到其他的衬板。其次出率出现异常，没有进行及时的调整，导致系统出现空仓运行的状态，这样将会导致钢球直接对衬板产生摩擦，也就形成了两体磨损，甚至直接导致衬板碎裂，让磨损情况进一步恶化，导致衬板寿命的缩短。
（三）衬板材料对衬板寿命的影响
从物理学角度分析衬板材料的影响，主要是材料硬度和冲击韧性对性能有着直接影响。衬板材料具有较高的硬度，耐磨性能也就更好，硬度直接决定了耐磨性能。在球磨机的运行中，钢球是以瀑布式下落的，钢球会产生冲击力作用在衬板上，冲击力的大小是由钢球大小和磨筒的大小决定的。传统的钢球硬度比较低，球的直径比较小，处理的煤质硬度也比较低，在正常工作中，球和衬板之间煤质起到缓冲作用，衬板承受的冲击是以较小功、较多次数形式出现的。在传统的系统中，衬板和钢球在硬度值上，存在很大的偏差，让衬板的磨损恶化。
（四）制造及安装对衬板寿命的影响
在磨煤机中，衬板起到的作用是保护筒体，在设定的转速下将钢球高度提高到要求高度，释放钢球，来达到碾压效果。目前国内普遍使用的机器有两种，一种是单进单出式机器，另一种是双进双出式机器，其衬板使用固定楔铁和拧紧楔铁进行固定，衬板之间使用燕尾的形式咬合在一起，使用螺栓将楔铁和壁筒契合在一起。这样的结构经常被使用在单进单出式球磨机。还有一种形式是使用螺栓，将衬板固定在壁筒上，这样的形式经常被使用在双进双出式机器中。这两种结构的共同特征在于螺栓的使用，螺栓在整个运行过程中，一直处于受力的状态，如果螺栓出现脱落，有可能出现重大事故。同时衬板上有螺栓孔，在生产过程中，是内应力的集中区域，该区域内存在一定的裂纹风险，而且衬板上最少带有两个螺栓，螺栓孔也存在着漏粉的可能性，这样的结构影响着衬板的寿命[1]。
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二、提高钢球磨煤机衬板使用寿命的措施分析
（一）控制进厂煤质
要想提高衬板寿命，首先需要对煤质进行严格的控制，提高煤质，降低煤中含有的矸石含量以及含灰量，同时需要加强对煤质的检查，避免供货商在煤中掺杂砂石，这样能够有效提高煤的可磨系数。
（二）控制运行情况
在衬板磨损中，重要因素在于三体磨损向两体磨损的转化，属于输煤系统带磨损进行作业，也就导致磨煤机内部出现断断续续的供煤情况，或者是空仓运行。从煤场到球磨机，设备正常运行，形成了一个系统，设备维护、材料选择、运行监控都会影响到系统运行。因此，需要对磨煤机进行合理使用，在系统低负荷运行的情况下，需要对磨煤机上煤量进行调整，考虑到煤量负荷，将制作磨粉的工作集中到特定的几台机器，剩余的部分磨煤机不需要使用，在有粉仓的情况下，需要在低负荷的时候向粉仓充粉，需要保证磨煤机也能在高负荷情况下持续运行。
（三）合理选择匹配衬板及磨球材料
对衬板和磨球材质的匹配，主要需要对两个指标进行考量，一是冲击韧性值，二是硬度值，这两个指标在金属中呈现倒数关联，冲击韧性值比较大，硬度值比较小，材料上也不具备强耐磨性。相反地，耐磨材料容易出现破裂的情况。对于衬板上受力的分析，常需要使用经验公式：
其中，U代表着衬板截面上受到的冲击功，K代表着荷载的系数，N代表着衬板上轴向落球数量，H代表着磨球降落高度最大值，G是球的重量，F是衬板纵截面[2]。在系统运行过程中，物料和球呈现出瀑布形状的下落，在衬板上的受力比较均匀，物料铺设有效的分散了冲击力。在正常工作状态下，衬板受到的冲击力功约为2J/m2~6J/m2。由于磨煤机中的制粉系统是一个比较复杂的工程，对球磨机的供煤非正常状态，例如空仓运行的情况，为了保证系统安全运行，需要对衬板冲击力功进行设置，对单向的球磨机设置为6J/m2~14J/m2，对双向的球磨机设置为4J/m2~8J/m2。除此之外，还需要确定抗磨材料具备一定的硬度。
例如：国内经常使用三种材料，也就是高铬铸铁、高锰钢、稀土铬钼钒耐磨合金钢，其中合金钢具有一定的经济优势，具有良好的力学性能以及优良的耐磨性，合金钢的使用寿命要长于高锰钢材料，同时磨损情况均匀，不宜发生变形。近几年来，高铬铸铁被广泛应用在双进双出类球磨机上，实现了良好的运行情形，具备良好的耐磨性，耐磨性能约为高锰钢材质的三倍，但是其合金的含量比较高，生产的成本比较高，也就导致价格比较高，但是取得了较好的社会效益，是一种优质的材料。
（四）提高衬板结构和衬板安装工艺
自从组合自固形式的衬板投入市场，生产企业得到很大的便利性。其主要特征在于衬板安装结构，使用的是螺栓紧固的模式，在衬板材料的选择上，需要根据运行条件，从材质上、磨球上、衬板上形成良好的抗磨匹配，衬板的形貌是依照力学性能进行改造。这种衬板的寿命延长了两倍以上，运行过程中的噪音降低了4dB左右，对衬板进行维修时，减少了约一倍的维修时间。在运行过程中，筒体螺栓不受到力，也就不会出现螺栓断裂的情况，也就避免了漏粉事故的发生。
结论：综上所述，本文首先分析了影响磨煤机寿命的因素，提出了介质、运行情况、衬板材料、制造及安装对衬板寿命的影响，然后重点分析了提高钢球磨煤机衬板使用寿命的措施，首先需要控制进厂煤质，提高介质可磨系数，其次需要控制运行情况，及时修理缺陷，再次需要合理选择匹配衬板及磨球材料，提高其匹配性，最后需要提高衬板结构和衬板安装工艺。
参考文献：
[1]成富宁,白海,张爱强,史冠锋.ZGM133G型中速辊盘式磨煤机运行故障及改造方向[J].化学工程与装备,2017(12):244-245.
[2]张华聪,胡庆权,高立发.中速磨煤机耐磨材料研究及应用[J].重庆电力高等专科学校学报,2017,22(01):48-49+62.
论文作者:王晓喜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/10
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