600MW机组捞渣机改造应用
时间：2023-01-17 13:25:13 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李文盛
广东大唐国际潮州发电有限责任公司，广东潮州，515723
湿式刮板捞渣机是能够连续高效运行的常规设备，被火力发电企业锅炉排渣系统广泛应用。湿式刮板捞渣机主要设备为高耐磨圆环链，它有结构简单、运行平稳、耐磨性较强等特点，但是圆环链是平环与立环之间点接触受力，接触点压力较大会加快耐磨链条张紧度[1]、链条断裂、传动链轮处夹链和跳链[2-3]、刮板偏斜和扭转变形[4]等问题，导致捞渣机整套链条使用寿命较短[5-6]。
国内外均已注意到高耐磨圆环链的诸多缺陷，已经开始了针对捞渣机新式链条的研发。其中，捞渣机专用模锻链替代高耐磨圆环链是较为成熟的技术路线。此种链条型式在国内外捞渣机上都有应用，采用这种运行磨损小、链条伸长量小、不易断裂的新式捞渣机链条，运行稳定[7]。
捞渣机液压系统长期存在的问题有备件价格高、采购周期长、运行可靠性低等，目前国内多家火力发电企业针对上述问题进行改造，多采用在捞渣机驱动端增加电驱作为备用系统，提高捞渣机系统的可靠性，改造后的效果较为理想。
某电厂600MW 机组湿式刮板捞渣机简介：湿式刮板捞渣机的结构为整体箱型封闭式。湿式刮板捞渣机上船体全部铺设厚度为2.5cm的耐磨钢板，下船体和斜坡段全部用玄武岩铸石铺垫。上船体斜坡上升段全部铺设“V”字形铸石衬板，中间采用凹槽结构，以实现刮板在斜坡段上升时带水后，渣水能够快速回流的目的。下船体全部铺设厚度为4cm的玄武岩铸石，具有摩擦阻力小、耐腐蚀和抗冲击等优良特点，使用寿命能够达到10万小时。捞渣机底部设有集中清理积渣和析水的出口，底部积水将由捞渣机底部排水管汇入溢流水管中排出。
刮板空载段不返渣，湿式刮板捞渣机刮板卸渣后，设扫渣帘。刮板采取角钢封闭结构，湿式刮板捞渣机的下隔仓是封闭式，刮板回程时在封闭隔仓的底板上运行，可将刮板未被链条冲洗水清除的少量回程带渣全部集中在尾部，通过刮板回程底部刮灰，实现刮板带渣的自动清理。在B-MCR工况下燃用最差煤种时，上部水槽能贮存4小时的正常渣量。湿式刮板捞渣机水平段船体采用厚度为1.6cm的钢板焊接而成，船体上下筋板采用#18工字钢，捞渣机内铺设挡渣帘，防止锅炉炉膛内掉焦，造成链条拖链。
湿式刮板捞渣机上船体侧面有设紧急排渣（水）口。下船体全封闭，下船体的左右两侧设多个观察窗，方便运行期间对回程链条和刮板的监视、检查及维护工作。
湿式刮板捞渣机的驱动装置采用液压马达方式驱动，液压马达驱动装置可随负荷升降变化进行连续调整，液压马达驱动能够在湿式刮板捞渣机一定量的灰渣时随时启动。当大量灰渣充满湿式刮板捞渣机机仓时，进口大扭矩液压马达给湿式刮板捞渣机提供强大动力。在有特大焦块或设备卡阻而超过湿式刮板捞渣机的拖动能力时，液压系统都能迅速卸载并报警，从而不损坏湿式刮板捞渣机本体部件。湿式刮板捞渣机具体参数如表1所示。
表1 湿式刮板捞渣机具体参数
自2006年7月25日投产以来，捞渣机更换过四次链条，最近一次链条更换时间是2018年01月，自2018年1月20日运行至今，捞渣机链条已运行20136小时。
目前捞渣机存在以下问题：
（1）捞渣机链条磨损异常，部分立装链环处于捞渣机船体内部下方外缘磨损深度8.6mm，且磨损形态不规则，易出现多个应力集中点；
该部分链环整体抗拉强度减小，塑性变形加快，使用寿命降低。
（2）经两年多的连续运行，捞渣机动力系统的油泵、马达需进行维护保养，保障其安全运行。
（3）新式耐磨刮板改造后，捞渣机铸石衬板磨损增加，预计于2020年12月机组检修时，与链条同期更换。
（4）捞渣机传动轮系工作环境恶劣，各零部件磨损、老化、损坏等问题严重。在近三年中，内导轮总成因轴承损坏、轮毂磨损超标问题更换六套；
张紧轮总成因轴承损坏、轮毂磨损超标问题更换二套；
尾部下导轮总成因轴承损坏、轮毂磨损超标等问题造成断链保护动作，捞渣机异常停运四次，更换尾部下导轮总成三次，更换断链保护探头五套；
驱动轮齿因断齿、轮齿磨损超标问题更换一套。
（5）刮板磨损严重，原230mm高度的刮板磨损严重，有的只剩下192mm，由于刮板高度降低，导致链条磨损，悬空高度不足，加速链条磨损。
（6）在近三年中，捞渣机动力系统无动力输出故障发生两次，分别更换阀组一台、更换液压马达两台、油站油泵两台、比例放大器两套、电磁阀三套等。
2.1 捞渣机加装备用单侧电机驱动装置
（1）目前火力发电企业的湿式刮板捞渣机驱动方式多采用的是液压马达驱动。湿式刮板捞渣机使用液压马达作为驱动装置有以下优点：①通过设定溢流阀的压力，提高液压系统过载保护的可靠性；
②液压马达节省捞渣机的驱动端空间。
（2）火力发电企业的湿式刮板捞渣机液压马达同比电驱有以下几方面缺点：①液压系统故障后，异常诊断、检修周期长；
②液压系统的备品备件采购周期长；
③液压系统应对瞬间峰值载荷能力差；
④价格高。
（3）火力发电企业的湿式刮板捞渣机设计选用的链条、刮板、链轮等传动零部件有足够富裕的强度，机械的过载保护的必要性不大，电机减速机作捞渣机的驱动装置可采用链传动、轴装连轴传动等形式，同样可以做到灵活布置等，采用电驱作为捞渣机的驱动装置利大于弊。
（4）火力发电企业的湿式刮板捞渣机最初都是使用液压马达作为驱动装置，但随着捞渣机投运时间越来越长，液压系统出现的问题越来越多，一旦出现问题难以诊断，长时间设备停运，对机组安全可靠性提出较大挑战；
液压马达已成为捞渣机能否安全稳定、长周期经济运行的一大隐患。捞渣机驱动端增加电驱作为备用系统，将大大提高捞渣机系统的可靠性。
2.2 捞渣机链条及轮系改造
（1）捞渣机专用模锻链是市场上最新研发的专门应用于捞渣机的模锻一体成型的耐磨抗拉伸的新式链条。模锻链保留了圆环链在捞渣机运行时链节间的相对运动方式，并针对圆环链在捞渣机运行过程中表现出的不足重新进行了设计升级。
（2）捞渣机专用模锻链具有以下优点：①链节使用模锻工艺，一体成型，内外精加工，尺寸得到严格控制，每一节链条的偏差不得大于0.01%，整体链条将不会出现制造偏差累积问题；
②链节之间采用销轴连接，链板与销轴之间柱面接触，接触面平均受力，不易磨损；
③销轴连接，创新结构，每条链节都可方便地拆卸更换。
（3）捞渣机模锻链专用链轮相对于圆环链凹齿和凸齿链轮，解决了跳链和脱链的问题，可以使链条更平稳地运行。槽型导轮导向平面可为模锻链条起到平稳导向作用。
液压驱动装置增加一套电动装置作为备用，原高渗碳圆环链改为捞渣机专用模锻链。
3.1 液压驱动装置增加一套电动装置作为备用
（1）保留现液压马达及液压动力站；
（2）增设电机减速机支架1套，1台减速机置于减速机支架上，减速机支架现场焊于捞渣机头部壳体上，并进行必要的加固；
（3）备用套筒滚子链链轮及滚子链，链轮与拖动轴间采用涨套联接，安装简单、可靠，传递扭矩大；
（4）备用一套捞渣机电控系统，采用进口变频器进行调速；
（5）采用电机减速机驱动后，电机功率为22kW，减速机型号：K187-222，经减速机及链轮减速后，额定输出转矩为98600Nm，大于原一台MR1100液压马达的额定转矩（90000Nm）；
（6）捞渣机的液压马达驱动装置将正常使用，新安装的电驱设备安装在驱动端链条驱动轮的上方平台，电驱与链条的驱动轮将使用滚子链条连接进行驱动运行，电驱作为备用期间滚子链条暂时不安装，如果液压驱动装置发生故障，暂时无法使用时，首先拆下液压马达，然后将滚子链条安装在驱动轮的另一侧与电驱相连接，接通电源及控制系统，电驱装置将启动运行（图1）。
图1 电动驱动装置布置图（俯视图）
改造后预期达到的效果：捞渣机液压驱动装置出现异常时，可快速连接电动驱动装置使捞渣机正常工作。
3.2 原高渗碳圆环链改为捞渣机专用模锻链（图2-6）
图2 现场实际模锻链刮板捞渣机环保除渣装置
图3 捞渣机专用模锻链条
图4 模锻链面接触受力
图5 捞渣机模锻链专用的刮板连接装置
图6 捞渣机模锻链专用链轮
（1）捞渣机圆环链链节之间点接触受力，这种点接触受力将导致单位面积承受压力高。模锻链链节之间面接触受力，这种面接触受力在同等拉力下将大幅降低单位面积所受压力（图7、图8）；
图7 圆环链链节之间点接触受力
图8 模锻链节之间面接触受力
（2）捞渣机模锻链链节整体渗碳（图9）。具有高耐磨性能及深度硬化处理的模锻链，采用合金钢制作，链节表面经过整体渗碳及热处理，渗碳层深度2～2.5mm，链节表面硬度达到HV≥750。方形的链节截面让链条的抗弯能力大大提高。
图9 链节表面整体渗碳
原高渗碳圆环链改为捞渣机模锻链及其专用轮系、刮板，增加一套电动驱动装置备用，原液压驱动装置及液压动力系统保持正常工作。
湿式刮板捞渣机在改造前，运行过程中将会出现因液压马达老化、两侧链条伸长度相差210mm、链条跳链、爬链等缺陷，造成机组限负荷等二类异常事件发生。按每年机组限负荷300MW以下72小时/次核算。机组年平均负荷450MW，则电量损失为：72*150=10800MWh，每度电纯利润为0.05元，将损失利润:10800MWh*0.05=54万元/年。投入检修费用1.5万元/年。每年可节约利润55.5万元。
捞渣机高渗碳圆环链及其轮系缺陷多，维护工作量大、周期短，改造为捞渣机模锻链及专用链轮相对于圆环链凹齿和凸齿链轮，解决了跳链和脱链的问题，捞渣机停止运行的情况可以得到有效的控制。液压系统故障后，异常诊断、检修周期长，备品备件采购周期长，液压系统应对瞬间峰值载荷能力差等，以电机减速机的驱动作为液压驱动的备用系统，大大提高了捞渣机系统的可靠性。高渗碳圆环链改造成模锻链既保障了设备可靠性，也保证了机组正常安全经济运行，不会因捞渣机长时间停运出现降负荷或停炉事件。在将来一段时期内，模锻链的改造及备用电驱的设置将在火电行业得到长足的发展及应用，在其他领域也会得到广泛的改造应用。
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