舉例分析燃煤自動取樣裝置（煤粉取樣器）存在的問題及技術改進分析？

      山東泰安有限公司是一座裝機容量為55kW的火力發電企業，于2014年立項新增人廠、入爐煤自動取樣裝置，經選型確定選用以國產化為主、部分設備采用進口的產品。該煤粉取樣器裝置經初步調試，于2015年3月下旬投入試運行。運行中故障頻發，特別是余煤返回系統螺旋輸送機和電動閘門故障率極高，破碎機在運行中相繼出現了環錘、環軸彎曲變形及篩板裂開等問題，由于采用進口部件，設備維護很不方便。經過1年多的運行，針對出現的問題，為提高自動取樣裝置/煤粉取樣器的投用率，于2015年4月對入廠、人爐煤自動取樣裝置的螺旋輸送機和電動閘門、破碎機進行了相應的技改。
1、煤粉取樣器設備概況
      公司燃料輸煤系統所配套的入廠及入爐煤自動取樣裝置/煤粉取樣器均為RZC型中部刮板式采樣機，分別安裝在2號甲和4號甲乙皮帶機的中部。該取樣裝置能自動完成子樣采集、子樣破碎、二次縮分、樣本收集及余樣回收等全過程。
      燃煤自動取煤樣裝置/煤粉取樣器由2套初級采樣機、1套皮帶給料機、1套斗式提升機、1套破碎縮分裝置及1套余煤返回系統、電氣控制系統組成。破碎縮分裝置由破碎機、縮分器及樣品罐組成。余煤返回系統由斗式提升機、螺旋給料機及溜管組成。
      輸煤皮帶系統啟動時，皮帶的運行信號通過邏輯存儲器(PLC)的輸出繼電器，被輸送到輸煤系統的自動取樣裝置/煤粉取樣器。該煤粉取樣器/自動取樣裝置的可編程控制器接到信號后，逐級觸發整機開始工作，同時又觸發一次采樣器和二次采樣器計時器開始計時；若干秒后，一次采樣器第一次啟動刮板采樣；子樣通過落煤筒被送到初級給料機；初級給料機均勻連續地將煤喂給碎煤機破碎后，送給下一級縮分設備（縮分器）；采得的樣品被送到旋轉集樣瓶中；剩余部分樣品則通過斗式提升機和螺旋輸送機被送回到皮帶輸送機：當二次采樣器動作若干次后，其可編程控制器觸發旋轉集樣器旋轉一角度，代之以相鄰的集樣瓶：如此反復，完成某一階段的采樣；當皮帶停止時，該自動取樣裝置的可編程控制器可延時停機，將系統中的余煤走空。自動取樣裝置取樣流程見圖l。
2、煤粉取樣器/自動取樣裝置運行中存在的問題
      該煤粉取樣器/自動取樣裝置投用以來，螺旋輸送機故障頻繁發生，嚴重影響整臺設備的正常運行，主要有以下問題。
      (1)螺旋輸送機由于螺旋體中心軸產生撓度，與設備外殼相磨擦、卡澀，產生故障報警。
      (2)螺旋輸送機由于瞬時輸送量過大堵煤，產生故障報警。
      (3)螺旋輸送機中部懸掛軸承處通流面積小，導致物料無法正常通過，產生報警。
      (4)電動閘門電機功率為60W，推力小，是靠限位來控制它的伸縮，因此經常出現限位不到位和機械上的卡澀。
      (5)破碎機由于有煤矸石或其他雜物的進入，導致破碎機環錘損壞。
      (6)破碎機底部篩板易斷裂。
      (7)破碎機處疏通器動作頻率高（每90s動作一次），有時由于限位絲桿的彎曲變形，無法正常運行到位，經常出現誤動和卡澀。
      根據2015年4月至2016年3月期間的數據統計，入廠、入爐煤取樣裝置共發生缺陷78條。其中，螺旋輸送機故障率為45%，閘門故障率為25%．斗提機故障率為5%，疏通器故障10%．破碎機故障率為10%，其他故障5%。其中，螺旋輸送機和其電動閘門的故障率達到70%，破碎機及其疏通器的故障率達到20%，因此針對螺旋輸送機和破碎機部分的問題進行分析，提出相應的方案和措施。
3、煤粉取樣器螺旋輸送機運行中出現的問題及技改措施
3.1設備情況及存在的問題
      螺旋輸送機型號為LX150;輸送量為10rr13/h：功率為2.2kW。螺旋輸送機的驅動方式：擺線針輪減速機輸出軸通過鏈條傳動的方式驅動螺旋輸送機螺旋體的傳動軸。設備運行時，螺旋輸送機通過螺旋體及葉片的旋轉，連續不斷地傳送物料。電動閘門推桿型號：DTIA6318-M，電機功率：60W。
      自動取樣裝置自投用以來，在螺旋輸送機部分出現的故障經分析，主要存在以下問題。
(l)螺旋輸送機螺旋體中心軸撓度大，易變形。
      由于螺旋輸送機的驅動方式為鏈條傳動，螺旋體中心軸在輸入端受到向上的拉力F．螺旋體中心軸的長度較長約為6857mm，直徑為D68mm。螺旋體中心軸比較細長，當螺旋體被鏈條帶動時，易發生變形現象，在細長軸上產生較大撓度和偏心振動。原螺旋輸送和結構見圖2。
(2)螺旋輸送機中部懸掛軸承影響物料通過。
      螺旋輸送機螺旋軸的中間均設置了懸掛軸承。螺旋輸送機運行一段時間后，便發生中間懸掛軸承處嚴重堵煤，軸承與軸的滑動配合面磨損和堵塞。主要原因是中間懸掛軸承處沒有推料葉片，物料停留堆積，而軸承又占去一定空間，影響物料通過。
(3)設備部件設計不合理，不利于整套設備運行。
      螺旋輸送機的回料系統分為甲、乙路回料管。而控制回料的方式主要通過電動閘門閘板的運行。在最初設計時，只考慮到電動閘板的可行性，而沒考慮到實際使用時，會出現問題。當長時間運行甲系統時，電動閘板就處于關閉狀態，由于閘板與螺旋機殼之間有一定的距離，在閘板與螺旋體之間就會產生硬煤層，最終導致不能正常回料。
(4)設備選型不適當，造成系統故障。
      原螺旋輸送機的驅動裝置型號為：BWD1829l.5kW，電機功率較低，稍出現輸送機螺旋體與機殼磨擦，驅動裝置就無法正常驅動，鏈條傳動過程中時有停頓現象，最終導致無法正常運轉。
3.2技改措施
      (1)將原螺旋輸送機改為皮帶式輸送機，結構見圖3。
      (2)設計皮帶機時，在減速機與驅動滾筒之間采用柱銷聯軸器聯接，保證同軸度精度要求。驅動機構改兩軸平行傳遞為同軸傳遞，運行更加平穩。
      (3)將原螺旋輸送機擺線針輪減速機更換為MB無極變速機。MBW40-Y4.O-C5無極變速機變速范圍在40～200r/min，可有任意的速比變化，從而極大地保證皮帶機的輸送出力。由于電動機功率增加為4kW，因此在轉軸處加裝零速開關，以監控其運行狀況。將原電機電纜及交流接觸器作相應更換。
      (4)在螺旋輸送機原電動閘門處安裝電動卸料器，通過電動卸料器的抬落控制回料的方式。電動卸料器抬落限位可靠，不會出現卡澀現象和硬煤層的問題。
4、煤粉取樣器破碎機運行中存在的問題及處理
4.1破碎機的參數、結構
      該煤粉取樣器/自動取樣裝置共配有2臺破碎機，型號為HOLMES型。轉子工作直徑／長度為250/365mm：適用物料為<50mm;進料含水量<12%：電動機型號為Y132S-4-Y5.5kW-B3-IP54;功率為5.5kW;電壓為380V;三角帶型號為B-1800，根數為3。
      破碎機系徐州拉姆齊公司提供，均由進口部件組成。破碎機的磨煤部分為耐磨材料，破碎機的殼體為上下可分式，可180。開啟。
4.2運行中出現的問題及處理
(1)煤料粘性大造成破碎機底篩堵塞
      煤粉取樣器/自動取樣裝置破碎機底部篩板原來的設計間隙為5mm．篩孔為D6mm．95%出料粒度不大于10mm。在其使用過程中，遇到粘性較大的煤種，特別容易使底板堵塞，最終導致破碎機工作腔內堵煤，無法正常運行。為使破碎機更好地適應各種煤種的需要，將破碎機底部篩板的篩孔全部改為D10mm，解決了篩板篩孔堵塞的問題。
(2)破碎機環錘及環軸嚴重彎曲變形
      由于破碎機工作腔較小，一旦有稍大一點的煤塊或雜物進入，容易引起破碎機環軸部分的變形。嚴重時環錘、環軸都會產生很大的變形。環軸彎曲變形后，環錘在環軸上無法正常旋轉，環錘總成就會失去平衡。
4.3破碎機的改型
      由于是進口設備，日常維修時沒有替代品，維護很困難。因此，對破碎機進行改型主要有以下方面。
      (1)破碎機的改型是在原破碎機的外殼不作改動的基礎上進行改動。將原來破碎機中心軸的尺寸改大，以使中心軸的直徑適合國產軸承。新軸的兩端車制新的標準鍵槽。
      (2)破碎機兩側的軸承采用美國FAFNIR公司GRAIIIRRB軸承，軸承內徑為43.29mm。環錘中心軸改進后，可選用帶立座頂絲外球面軸承UCP209或選配國產其他軸承。
      (3)破碎機的環錘總成中的側板，采用不銹鋼板制成，原先的厚度僅為4mm。在使用中，側板由于環軸的牽拉變形，也會產生變形。改型后仍將采用不銹鋼板，并將其厚度增加到8mm。
      (4)環錘是破碎機中重要的組成部分，其材質要求很高。原先使用的環錘是進口件，一般都采用高錳鋼。改型后，環錘采用ZGMn13-2或ZGMn13-3直接鑄造成形。由于破碎機機殼尺寸不變，環錘兩側板加厚后，環錘的長度就要相應的減小，由原先的346mm改為340mm．其他尺寸不變。
5、煤粉取樣器改進后使用效果
      根據技改方案，于2017年3月至4月對人廠煤、人爐煤 煤粉取樣器/自動取樣裝置螺旋輸送機進行技改。經1年多的使用（由于煤種水分大設備停用除外），系統運行比較穩定，三級皮帶機（原為螺旋輸送機）運行狀況良好，破碎機運轉正常，自動取樣裝置的投用率在99%以上。