北重商城
会员中心

最近浏览的商品:

    加载中,请稍候...
0去购物车结算
购物车中还没有商品,赶紧选购吧!
当前位置: 首页 > 技术文库 > 关于MPS磨煤机磨辊加载力的浅析
文章分类

关于MPS磨煤机磨辊加载力的浅析

作者:责任编辑 / 发布日期:2017-05-22 / 来源:中国电力
  70年代末,我国开始引进MPS型中速辊式磨煤机设备,用于大型火力发电厂的直吹系统燃煤。1987年,北京电力设备总厂生产了第一批全部国产化的MPS190(厂内型号ZGM95)中速辊式磨煤机,成功地在望亭发电厂投入运行,拉开了M PS型磨煤机国内大量生产的帷幕。目前,已有近160台MPS型磨煤机投入运行。其中,北京电力设备总厂已生产近百台,沈阳重型机械厂生产了近60台。从整体运行状态看,该类型的中速辊式磨煤机具有适应煤种广泛、电耗低、磨阻小、单位磨煤金属磨耗小、占地面积小等明显优点。但是,通过近十年的运行实践,暴露了不少问题,其中,主要的有磨辊加载力不当影响磨的性能问题、齿轮箱的推力轴承损坏、密封泄漏、排渣问题等。如何正确确定磨辊加载力,是一技术难度较大,又急待解决的问题,本文将就此问题作些粗浅的分析。

1 M PS磨煤机的加载结构和加载力

  MPS型的中速磨煤机的碾磨系统由三个静止的大磨辊和磨盘组成,碾磨所需的压力是由三组液压装置通过弹簧传力到压环和磨辊上,并通过拉紧钢丝绳或者拉杆直接传递到基础上,见图1。在一定的压力下,由于磨辊与磨盘之间的相对运动磨盘里的煤块被破碎而碾磨。从理论上讲,最佳的磨辊加载力应该是,在该加载力下磨辊的碾磨能力等于磨负荷能力,在满足磨负荷的同时,煤粉细度R90达设计值,排渣量正常,单位磨煤电耗和金属磨耗都达到最佳值。但在实际运行中,不同工况下磨煤机的最佳加载力是多少? 如何来保证磨煤机始终在不同出力时的最佳加载力? 对应煤质变化加载力如何调整? 都是有待解决的问题。
M PS磨煤机作用力分布图



2 磨煤机负荷与磨辊加载力的关系

  在MPS型磨煤机中,原煤从落煤管到磨煤机内呈圆锥形分布,在随磨盘旋转的离心力作用下,均匀地分布在磨盘上。原煤的破碎碾磨是通过磨盘上的磨辊压力和磨辊与磨盘之间的相对运动来实现的。其碾磨率等于碾磨加载力与磨盘碾道直径的乘积。
  当磨的型号确定后,磨盘磨辊的尺寸和磨盘转速就已经确定, 磨盘磨辊之间的相对运动速度和接触区域也基本确定,其相对运动速度的变化仅限于磨盘磨辊磨损后期, 其接触区外移, 但变化极为有限。由此可见,加载力将直接影响磨煤机的出力。
  首先分析一下磨低负荷时的情况。从常熟发电厂的ZGM95G型磨煤机在低负荷下运行的情况表明,磨辊的加载力从19t降到9.5t后,在磨允许最小出力16t/h 下运行,煤粉细度R90仅5.8% ,且磨运行正常,在更小的出力12t/h下运行时,振动值则明显增加,但其振动仍未超过50μm的设计值。该工况下磨煤机振动测量结果见表1。据分析,这是由于
  磨煤机在低负荷下运行时,给煤量减少使磨盘上不能形成连续均匀的煤层,煤层厚度的突然变化,引起磨辊快速动作, 这个快速动作造成磨辊和磨盘的碰撞,从而造成磨煤机的振动。这说明了两个问题,一是磨负荷低到某个程度会产生振动。二是证明了ZGM95G磨可以在30% 负荷下运行。

 D磨最小出力实验时磨煤机振动测量结果(μm )

  又从神头第一发电厂的MPS190磨煤机运行情况表明,磨煤机在磨辊的加载力为190kN, 磨煤机负荷为30t/h 左右,煤质哈氏可磨性系数为62左右的条件下运行时,曾经发生严重的振动。后将加载力降至140 kN左右,即解决了振动问题,也解决了齿轮箱推力瓦烧损的问题。这是由于磨运行时,磨辊始终处于小的上下起伏和摆动状态,加载力越大,磨辊运动的冲击能量越大。这个冲击能量一方面要由大弹簧吸收缓冲,另一方面要靠煤层缓冲。所以,磨煤机在低负荷下运行时,适当降低加载力,并保持煤层连续布满滚道,这样将不会出现振动。
  当然,这个磨辊最低加载力很大程度上受到煤的物理特性的影响。但是,煤质的变化可根据煤的哈氏可磨性系数、水份和灰份含量对磨出力进行修正。
  华能高碑店电厂引进的德国BABCOCK公司生产的MPS180磨的资料表明,其磨允许在40% 磨负荷运行,对应最小加载力为每辊11.68t。美国BABCOCK & WILCOX公司的资料表明,对应30%磨负荷的最小加载力为每辊5t。现在国内运行的MPS190型磨煤机只规定其最小负荷为40% ,给煤量小于16.4t/h时需快速停磨,没有规定磨辊最低加载力。
  磨煤机的负荷对应最低加载力的点一旦确定,只要增加给煤量,就必须增加磨煤机的磨辊加载力。当加载力增加,磨的碾磨能力也随之增加,但磨的加载力与磨的负荷能力不是简单的线性关系。因为MPS型磨的磨制机理是利用压碎和碾磨。压碎是煤被夹持在两个部件之间,在外力作用下煤块由于内应力的增大而被破碎。碾磨是依靠煤块与运动的磨
  煤部件即衬瓦和辊套间的摩擦力,同时在磨辊上施加压力而使煤被粉碎。那末,随着磨负荷的增加,煤层厚度增大,由于煤块之间的间隙, 煤的压碎率变小; 厚煤层内的煤块间的摩擦力小于煤块与衬瓦和辊套的摩擦力,煤的粉碎率也降低。即使在更大的压力下,这种变化也是存在的。
  从新海发电厂的磨煤机性能调整试验结果得知,在煤粉细度变化不大的前提下,每个磨辊的加载力由12.6t增加到14.4t , 磨的出力从平均32.6t/h增加到35t/h。磨出力与加载力变化比率为1.33。另从望亭发电厂的磨煤机性能试验数据得知,每个磨辊加载力由14. 5 t增加到19 t ,对应磨煤机的出力由28.95t/h 增加到30.33t/h。增长的平均比率为0.3。由此看来,随着加载力的增加,磨的碾磨出力增加率成渐小的趋势。这与M PS型磨煤机对煤的磨制机理是一致的。所以, MPS190磨的负荷从30%到100%变化时,加载力的调整应是一条增长率由大变小的曲线,并根据磨阻的变化进行一定范围的调整最为合理。因为磨煤机的阻力直接反映了煤粉在磨内的循环倍率。循环倍率高时,说明磨的碾磨能力不够,煤粉需多次碾磨才能达到细度要求,磨煤机需要相应加大加载力。反之则减小加载力。
  根据有关资料表明,美国的MPS-75磨煤机的负荷从30%到60% , 加载力5t线性增加23t, 从60%到100% ,每个磨辊的加载力均为23t。而德国的MPS180磨煤机运行资料表明: 磨负荷从40% 到100% ,对应加载油缸压力为600 kPa到1 200 k Pa,也就是加载力从11.68 t到23.37 t始终随加载力线性变化。另外,在运行中自动调整加载油缸的压力时,还根据磨进出口的压力差在正负10%范围内进行加载力的调整。可以看出,磨辊加载力随磨负荷调整的观点与本文不谋而合。
  根据上文的分析,可以看出,磨盘上的煤层达到一定的厚度以后,随磨辊加载力的增加,磨煤机的负荷能力增加并不明显。考虑到齿轮箱推力瓦安全负载能力及优化磨煤机单位磨煤耗电量和单位磨煤的金属磨耗,磨煤机的加载力应该确定一个极限值。如果需要更大的磨煤机出力,就必须加大磨盘和磨辊的直径,以增加碾磨面积。同时,为了保持单位接触面上的压力,随着磨煤机型号的加大,极限加载力做出相应的增加。美国的M PS型磨的极限弹簧预紧力如下:
                                                          MPS67型  极限弹簧预紧力: 16 t
                                                          MPS75型  极限弹簧预紧力: 23 t
                                                         MPS89型  极限弹簧预紧力: 25 t
                                                          MPS104型 极限弹簧预紧力: 28 t
                                                          MPS118型 极限弹簧预紧力: 30 t

3 磨辊加载力的校核和计算

  以下根据MPS磨的碾磨出力理论和试验数据,就MPS190磨的具体加载力进行校核计算。从常熟发电厂ZGM95G磨试验报告的数据中,可以看出D磨煤机的试验煤种和出力与设计煤种及出力较一致,试验数据有较好的可取性。详见表2、表3。

 常熟电厂磨煤机性能试验数据


常熟发电厂磨生力及煤质特性

  为增加计算的准确性,可对磨出力进行煤粉细度、原煤的可磨性系数和水份修正。根据磨煤机出力修正, R90值每变化1% ,相应磨出力变化约1.7% ;应用基水份Mar 值每增加1% , 磨的出力降低1.4% ; 可磨性系数HGI在50至60之间时,每增高1,磨的出力增加1.3% ,修正结果见表4。

修正后的磨煤机出力


                                                     B = B 0× [1 - 0.017 ( R90′- R90) - 0.014
                                                 (Mar′- Mar)+ 0.013( HGI′- HGI ) ]
                                                  式中  B—— 细度修正后的磨出力, t /h;
                                                  B 0—— 磨试验出力, t /h;
                                                  R 90—— 设计煤粉细度,% ;
                                                  R 90′—— 试验煤粉细度,% ;
                                                 Mar′—— 试验煤种的水份,% ;
                                                  Mar—— 设计煤种的水份,% ;
                                                  HGI′—— 试验煤种的哈氏可磨性系数;
                                                 HGI—— 设计煤种的哈氏可磨性系数。
  但是,由于该磨煤机试验的所有加载力数值均是空载时根据实测的弹簧高度计算得出的,并未考虑磨不同负荷时煤层厚度使弹簧进一步压缩后力的变化。所以,试验给出的加载力并不是最终磨辊的加载力,必须根据磨负荷进行修正。
                                                      F= F0+ ΔF
                                                       其中 ΔF= K×ΔL
                                                            F—— 磨辊加载力, t;
                                                       F0—— 空载弹簧预压力, t;
                                                      K—— 弹簧刚度;
                                                      ΔL—— 煤层厚度, mm。
  为了得到确切的加载力, 望亭发电厂已在ZGM95磨与钢丝绳胀拉块接触的垫铁处加设荷重传感器,能够较准确地测量出加载力值。根据磨煤机出力与磨辊加载力的关系见图2。
由图2可以看出,磨负荷与加载力基本成线性关系。

磨煤机负荷与磨辊加载力关系


  磨负荷从30% ~ 80% ,加载力按线性变化考虑,可以得出以下结论: 30%磨负荷时加载力5t,40%磨负荷时加载力8.5t, ,100%磨负荷时最大加载力23.5t ,极限加载力为25t较为合理。按图3曲线运行,可保证MPS190磨煤机安全稳定经济运行。

磨负荷与加载力关系曲线


4 磨煤机在不恰当的加载力下运行时的危害性


  很显然,现行的M PS190磨煤机的运行方式是不尽合理的,因为它只在运行初期试验出一个相对合理的加载力的数值,并不根据磨的负荷变化而变化。加载力的调整只有当磨辊和磨盘磨损厚度超过15mm后才进行。而且由于已经投运一段时间的磨煤机其加载后的位置指示在刻度盘上是一个相对点,不容易判断。因而,加载力的调整多数情况只在发现磨煤机出力不够,排渣量过大时进行。这样,磨煤机在不合理的加载力下运行,将引发出许多问题。
4.1磨辊加载力低的危害性
  加载力低于磨煤机负荷要求时,初期只显示为煤粉细度降低,磨阻升高。而大多数电厂运行时并不能在线监视这两个参数,所以不能及时发现这一问题。只有当发现锅炉不能达到满负荷,飞灰含碳量过大,甚至磨煤机排渣箱吐煤,这一问题才得到重视。但由于该磨煤机运行时不能进行加载力的调整,必须在机组运行状态允许的条件下停磨后,才有可能进行。这必然导致较长时间内,锅炉燃烧效率低,单位发电耗煤量大。归纳为: (1) 排渣量大,甚至吐煤;(2) 煤粉细度低; (3) 单位磨煤电耗高; (4) 磨煤机阻力大; (5) 锅炉飞灰含碳量大,热效率低; (6) 炉尾部冲刷磨损增加。
4.2磨辊加载力高的危害性
  多数电厂昼夜峰谷差较大。以秦皇岛电厂为例,1号机白天负荷约为200MW, 4台磨煤机同时运行,给煤量均在30t/h 左右; 夜间降到130MW 左右, 3台磨煤机运行,除1台主力磨外,另外2台给煤量降到20t/h左右。那么,即使在白天磨煤机运行时,加载力与磨负荷匹配,在夜间降负荷时,加载力大于磨负荷要求的问题也是经常发生的。加载力大于磨负荷要求时,磨煤机阻力降低,煤粉在磨内的循环倍率降低。但是,磨煤机的功耗增大,单位磨煤耗电量增加,单位磨煤的金属磨耗增加。而且,磨辊和磨盘的衬瓦运行寿命降低,磨损不均匀,可能使磨运行5000至6000 h 的时候,磨盘衬瓦的外圆边部开始大块脱落,严重时磨辊的自由摆动使磨辊跑到滚道外的喷嘴环上,造成磨煤机紧急停机的事故已在使用MPS型磨煤机的大坝、秦皇岛、常熟等电厂发生。再者,大的磨辊加载力使磨煤机振动加剧,这对齿轮箱推力瓦的运行十分不利,是推力瓦烧损的一个重要原因。磨辊加载力大的危害性主要为: (1)单位磨煤金属损耗大,耐磨件寿命降低; (2)煤粉细度高于设计要求,单位磨煤耗电量高; (3)耐磨件磨损不均匀, 磨盘衬瓦异常损坏; (4)磨煤机振动增大;(5)齿轮箱易损,特别是推力轴承易损。

5 磨煤机的加载结构和调整方式

  现在各电厂运行的MPS190磨煤机绝大多数为钢丝绳和油缸加载。每次调整加载力时,必须停磨后用油缸调节。调节时,为了保证油缸加载的均匀性,需分别操作三条高压油管路中的节流阀,同时测量油缸拉杆的行程。加之15度方向钢丝绳的制造误差,要求加载力调整后,必须进磨测量18根大弹簧的高度,其高度误差应小于5mm,以保证三个磨辊受力均匀,磨煤机稳定运行。调整垫铁后油缸泄压,加载油缸在磨煤机运行时处于非工作状态。由此看来,要实现加载力随时可调有一定困难。
  近几年来在这方面MPS型磨煤机已经有了一定的改善。在神头第二发电厂运行的MPS245磨、达拉特电厂和台洲电厂运行的MPS225磨煤机均已采用垂直拉杆结构。这不但解决了钢丝绳易断的问题,也给加载力的调节带来很大方便。消除了加载结构带来的加载力的误差,但高压油系统和三个油缸加载工作的调整方式并未改变。所以仍未实现加载力随时可调。1995年高碑店电厂进口的MPS180磨煤机取消了加载弹簧,直接采用带蓄能器的油缸加载,取消了三个手动节流阀,并使用电磁式比例阀调节油缸加载力,实现了磨辊加载力根据磨负荷和磨阻随时可调。令人担心的是, MPS型磨煤机的磨辊具有可摆动和上下浮动的特点,与液压缸相连的拉杆工作时处于横向摆动和上下滑动, 那么,高压工况下,液压缸的密封圈寿命问题比较严重。这个问题在朝阳电厂运行多年的MPS212磨煤机就比较突出。其他类似结构的也有过报道。
  基于以上原因,考虑采用液压缸同步加载,增设测量加载力装置,再用电动的机械方式固定锁紧拉杆位置更为合理可靠。因为机械锁紧可以避免加载油缸长期运行的弊病。为了实现加载力的监控,必须设置一测量装置。为此, 可在拉杆上选一受力接触面, 安装荷重传感器,经二次仪表直接显示加载力。类似的测量加载力的方式已在望亭发电厂和秦皇岛热电厂的ZGM95磨上试用,是比较成功的。

液压缸加载及电动控制的结构示意

  再者,需要设计一种电动机械锁紧装置。如图4所示,采用油缸加载, 在螺杆不受拉力时,用电动执行器转动螺杆,使螺母旋到位。然后油缸卸压。运行时由螺母锁紧。为了解决螺母行程问题,加载力可采用分级调整的方法,即电动执行器旋转固定的行程,该固定行程对应一个确定的加载量。这样,即解决了油缸寿命问题,又解决了机械缩紧的问题。
  另外,现行的MPS型和ZGM95磨的辊架与上压环之间为铰接轴承接触,磨辊的位置靠上压环来保证。这样一来,在低加载力的工况下,如果遇到较大的铁块,磨辊有倒伏的危险,所以,要实现低加载力运行,必须在上压架与辊架间增加连接装置。
扫描二维码,让你乐不停!
北重博客二维码
用户评论(共0条评论)
  • 暂时还没有任何用户评论
总计 0 个记录,共 1 页。 第一页 上一页 下一页 最末页
用户名: 匿名用户
E-mail:
评价等级: 1星 2星 3星 4星 5星
评论内容:
验证码: captcha