张子豪

（成都建筑材料工业设计研究院有限公司）

摘　要：在试生产过程中，当物料循环量达到1 000 t/h时，水泥粉磨系统循环提升机电流大幅度波动，尾轮大幅度上下串动，提升机尾轮卡死断轴。将原来的尾轮内置配重改造为外置配重，将尾轮轴由滑动摩擦形式改造为滚动摩擦。改造后，提升机能力和可靠性得到增强，满足生产需求。

关键词：水泥粉磨系统；循环提升机；尾轮；卡死；断轴；配重；摩擦

DX项目水泥粉磨系统循环提升机设计Z大运输能力为1200t/h。试生产中，当运输量达到1000t/h时，料流不稳，尾轮上下窜动大，进而引发尾轮卡死断轴现象。为解决此问题，我们对循环提升机实施了改造。

01　水泥粉磨系统循环链斗提升机工艺布置

DX项目水泥粉磨采用辊压机+球磨机半终粉磨工艺，循环提升机工艺布置流程如图1。水泥原料通过喂料提升机进入到缓冲仓，缓冲仓下料到辊压机，经辊压机挤压的物料由循环提升机输送到V型选粉机，粗料回到辊压机。该系统中，循环提升机的能力是物料循环量大小的决定因素之一。

02　循环提升机断轴原因分析

该项目水泥磨循环提升机采用的是内置配重形式，配重轮安装在链轮两边；链轮轴采用滑动摩擦方式；尾部链轮是活动设计，采用长丝杆进行限位。循环提升机尾轮结构见图2。

从图2可知，循环提升机尾轮的这种结构十分紧凑，整个轴包括轴承都密封在提升机壳体内，可以减少冒灰，但是配置无法调节，可能会产生轴两端受力不均的情况，两端受力不均会产生别轴问题。如果喂料波动大，尾轮轴窜动幅度大，轴承座顶住上部限位丝杆，别轴现象发生，严重时轴会被顶弯，或者断轴。这种结构采用的滑动轴承，摩擦产生的热量大，轴温度高，影响轴的屈服强度。

在提升机运行过程中，料流不稳定时会引起较大的电流波动（10～20 A波动范围）。由于是滑动摩擦轴承，提升机轴端在运行过程中会出现持续高温的现象。现场测量轴的外部温度接近300 ℃（环境温度10 ℃）。

提升机断轴后，我们仔细观察轴断面（见图3），轴断面存在韧性断裂纹路，断面Z外端有几处蓝色的斑点。断面从蓝色部位开始扩展，轴芯部分韧性明显好于轴断面的外缘。从图3可以看出，轴上细小裂纹处因被加热而发蓝，裂纹扩展。温度升高导致轴的屈服强度降低，抗弯强度降低，当负载超过轴的抗弯强度时，轴断裂。

根据以上分析，我们可以对轴断裂现象进行过程推理。提升机正常运转时提升机尾轮轴上下浮动，正常工作情况下轴承距离限位顶丝有一定的间距。当提升机进料料流不稳定或者提升机尾轮处积料过多时，斗子铲料，提升机链条受力，轴承座上提，如果配重不够，轴承座就会向上窜动；如果窜动量过大，顶丝会顶住轴承座；如果斗子里面的料两边不平衡，链轮会一直承受向上的拉力，轴承座会卡在“高位”。此时，轴在滑动轴承中被顶住，摩擦产生大量的热，温度不断上升，轴的屈服强度下降。当温度达到“极限值”时，轴开始从“薄弱”位置（允许范围内的微小缺陷位置）扩展裂纹，直至轴无法承受弯矩而断裂。

03　改造方法

我们决定将内置配重改为外置可调配重。外置配重为杠杆形式，可根据现场喂料量在外部增加或者减少配重，调节方便，能确保尾轮平稳地上下浮动。将滑动轴承改为滚动轴承，消除摩擦发热，大幅度降低运行时轴的温度（小于100 ℃）。

这种结构提高了轴的运行可靠性，同时配重调节更加方便。配重的调节与提升机运行稳定性相匹配，可大大降低尾轮断轴风险。循环提升机尾轮改造后的结构如图4。

改造中，我们保留了原有的链轮，其他部分全部更换。改造需要的部件主要包括：链轮轴、轴承座、限位滑道、铰支座、配重支架、配重块、弹簧、丝杆、机械限位支架、侧门。先将原有链轮拆除，拆除链轮附近的料斗以及断开链条，然后将链轮安装到新的链轮轴上，尾部链轮安装回提升机，恢复料斗，链条重新接上。安装轴密封块及轴承座，安装铰支座及配重支架，安装配重。

04　结束语

改造后，循环提升机在1100～1150 t/h能力下运行时，尾轮的浮动范围很小，不会被限位丝杆顶住，且十分稳定。在该能?下连续运行120 h，轴温度保持在60 ℃，无卡轴、别轴现象。

辊压机+球磨机半终粉磨工艺，在条件合适时，还可改为水泥辊压机终粉磨系统。这两种情况对循环提升机的能力有较高的要求，选型不当会成为生产瓶颈。

就该系统，如果循环物料量一直维持在800 t/h，提升机原选型内置配重形式较好，内置配重防尘效果好，结构简单，紧凑，成本较低。当增加辊压机系统成品量时，循环物料量提高，提升机内置配重和尾轮滚动轴承就显得力不从心了。这在设计时应该引起重视。

（来源：水泥行业专家联盟）