磨煤机拉杆断裂原因分析

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。
参考文献： [1] ZGM65 型中速辊式磨煤机使用和维护说明书 北京 北京电 力设备总厂 2011 年 11 月 [2] 材料力学 苏逸 水利电力出版社 1980 年 3 月。 [3] 理论力学 谢传锋 中央广播电视大学出版社 1995 年 2 月
作者简介： 马宏军，出生于 1973 年 9 月，男，祖籍新疆， 工程师，主要从事发电厂设备检修管理工作。
表 3 SB-CFST 和 CB-CFST 在同等级地震影响下顶层位移以及层间位移角变化
北京人工波
Kobe 波
EI Centro 波
结构类型 顶层位移 层间位移 顶层位移 层间位移 顶层位移 层间位移
（毫米） 角（弧度） （毫米） 角（弧度） （毫米） 角（弧度）
SB-CFST 74.1 1/492 49 1/609 88.3 1/410
图 7 北京人工波
图 8 Kobe 波
图 9 EI Centro 波
参考文献： [1] 赵慧玲 , 叶志明 . 钢 - 混凝土组合结构抗震性能研究进展 [J]. 力学与实践 ,2014,01:1-8. [2] 刘晶波 , 刘阳冰 , 郭冰 , 杨建国 . 钢 - 混凝土组合框架结构 体系抗震性能参数分析 [J]. 工业建筑 ,2009,08:96-100. [3] 聂建国 , 陶慕轩 , 黄远 , 田淑明 , 陈戈 . 钢 - 混凝土组合结 构体系研究新进展 [J]. 建筑结构学报 ,2010,06:71-80.
按图查得 =0.7
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
K 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，这些地方会筑论坛
2015 年 6 月上 ·1903·
和层间位移角的比较，从图中可以看出，在同等震级的影响下，
图 5 层位移
图 6 层间位移角
（三）弹性时程
不同的地震波对不同框架结构的弹性时程的影响也是不同的，
本文主要是通过北京人工波，Kobe 波以及 EI Centro 波等地震波
类型要检测的，在检测过程中将 0.7 米 / 平方秒定为地震加速度的
峰值，0.035 为阻尼系数，地震波方向仍然沿 Y 向，取 0.02 秒为
【关键词】磨煤机拉杆 交变应力 疲劳破坏 调整油压
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：
磨煤机拉杆断裂原因分析
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
马宏军 新疆中泰化学阜康能源有限公司热电厂,新疆阜康,831500
建筑工程技术与设计 Architectural Engineering Technology and Besign 2015(16)
引用本文格式：马宏军 磨煤机拉杆断裂原因分析[期刊论文]-建筑工程技术与设计 2015(16)
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；
·1904·2015 年 6 月上
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建筑工程技术与设计
磨煤机拉杆断裂原因分析
马宏军 （新疆中泰化学阜康能源有限公司热电厂 , 新疆阜康 831500）
【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。
实践步长。图 7- 图 9 地震波加速度的时程显示图。
CB-CFST 59.8 1/469 41 1/687 65.2 1/489
结论： 通过对不同类型的框架结构的抗震性测试结果来看，组合式 的框架结构，其抗震性能较非组合式的框架结构要好，说明楼板 与钢梁的组合能够极大地增强建筑整体结构的抗震性，提升建筑 的质量与安全性。在肯定了组合结构的基础上，组合梁方钢管结 构在各种框架结构类型中显示出了明显的优越性，无论是顶层位 移，还是层间位移角，都相对较小，是比较坚固的建筑框架结构， 受地震波的影响最小。
SB-ETRC 发生的变形幅度最大，CB-CFST 发生的变形幅度是最小 的，这就显示出了组合梁在整体框架结构中的重要作用。
表 3 为 SB-CFST 和 CB-CFST 在北京人工波，Kobe 波以及 EI Centro 波等地震波影响下的顶层位移以及层间位移角的变化值， 结果一目了然，框架结构反应由弱到强依次为 Kobe 波，北京人工 波和 EI Centro 波 . 并且 CB-CFST 的顶层位移与层间位移角都小于 SB-CFST[3]。
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。
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＜ 10Mpa；ZGM65 磨控制变加载压力＜ 10.3Mpa。 6.2 热电厂机务检修部门对磨煤机逐台进行检查，对磨煤机拉 杆容易断裂部位进行宏观及超声波探伤检查，发现拉杆有疲劳裂 纹等情况时采取更换新拉杆的方案。另外对压架导向装置间隙也 应该进行测量，间隙＞ 5mm 时进行调整，主要考虑是导向板间隙 过大时会造成拉杆受力偏斜，拉杆轴肩处会出现一边受力大，一 边受力小的情况，加剧疲劳裂纹的产生。另外检修部门在调整磨 煤机导向装置间隙时同时对拉杆关节轴承处涂抹二硫化钼润滑脂， 增强拉杆自动调节的能力。
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。
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。
（上接 1904 页）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 =38.8 Mpa > 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 3.2MP a ～ 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