活化给料机激振弹簧断裂原因分析和预防

活化给料机激振弹簧断裂原因分析和预防

毕志俊

句容发电厂

摘要：句容发电厂圆形煤场底部配有美国通用振动公司生产的活化给料机，用于活化物料不堵煤，并且可以任意调节出料量的大小。但是，随着使用时间的增加，活化给料机的可变力轮激振弹簧经常断裂，使给煤量无法调节，严重影响输煤系统安全稳定运行。为了延长活化给料机的可变力轮激振弹簧使用寿命，我们从电控方面着手，通过强制改变活化给料机启动和停止的运行方式来提高可变力轮激振弹簧的寿命，从而保障输煤系统安全稳定运行。

关键词：活化给料机；激振弹簧；PLC

1前言

活化给料机是集活化物料和出料两大功能为一体。活化给料机主体与圆形煤场堆取料机落煤斗有机地连接在一起。工作时拱型出料板的水平振动高效的传递到顶部物料，振动力产生的扰动能量松动物料使其下落。物料通过给料机两侧的曲线槽被传输到下部出口。给料机的振动加上特别设计的曲线槽确保了物料的自由出料。即使是褐煤或其他较粘煤质也能顺利出煤。

该设备的振动系统是由振动电机和振动弹簧所组成。利用亚共振双质体原理，小功率电机的激振力驱动主槽体而获得需要的线性振幅。此振动系统可使给料量从最小无级调整到100%的设计能力。

一对可变力轮分别安装在振动电机轴端部并与电机一起转动。可变的气动压力施加于柱塞端面并使其随时改变相对于转动中心的位置。增大或减小激振力幅，从而改变出料量，在振动电机转速不变的同时调整出料量。

在运行过程中，由于要随时调节出料量，可变力轮中的激振弹簧在不断进行压缩或放松，尤其在启动或停止过程中，弹簧的变形量还要大，长期以往会造成激振弹簧的疲劳折断。

句容发电厂的两个圆形煤场底部都配置了活化给料机。投产1年后，两台活化给料机激振弹簧先后断裂，更换新的激振弹簧后，不到1年，又先后断裂，为了延长激振弹簧使用寿命，我们对激振弹簧断裂原因进行了详细分析。

2激振弹簧断裂原因分析

2.1激振弹簧断裂面分析

图（1）

从图（1）可以很明显看出，激振弹簧的断裂面是在头尾螺栓固定端的根部，该处是活化给料机运行时所受的交变应力最大，长时间运行后激振弹簧疲劳折断。

2.2激振弹簧疲劳折断原因分析

弹簧的疲劳断裂是指弹簧在长时间交变载荷的作用下，导致的突然断裂。弹簧在断裂前几乎不产生显著的塑性变形，因此在日常维护中无法及时发现，只有当弹簧断裂，无法调节活化给料机出煤量时才会发现。

与美国通用振动公司咨询，该激振弹簧正常使用寿命在10年以上，不可能在这么短的时间里接连发生疲劳折断的，一定有其他原因造成的。

为了找到激振弹簧断裂的根本原因，我们对激振弹簧进行了详细检查。

2.2.1激振弹簧化学成分检测

采用IRISIntrepidⅡXSP型电感耦合等离子原子光谱仪和HORIBAEMIA-320V型碳硫分析仪进行化学成分测量，化学成分符合技术要求。

2.2.2激振弹簧硬度检测

采用200g载荷于FEM-700型显微硬度计，对激振弹簧维氏硬度进行测量，表面硬度检测结果在HV624～680之间，技术要求为HV630，表面硬度合格，心部硬度检测结果在HRC26～29之间，技术要求为HRC25～35，心部硬度合格。

2.2.3激振弹簧金相检验

将激振弹簧取样，研磨抛光，采用4%的硝酸酒精溶液侵蚀，侵蚀后观察微观组织为回火托氏体，组织正常，无其他杂质、气泡等缺陷。

从以上各种检测结果可以确定，该激振弹簧符合技术要求。

2.2.4从运行方式检查

更换好新的激振弹簧后，观察活化给料机运行情况，发现活化给料机在启动和停止过程中，经过临界转速时，活化给料机大幅振动，激振弹簧的振动幅度超过7mm，远远超出正常运行时的3～4mm的振动幅度。因此，造成了激振弹簧过早疲劳折断。

3激振弹簧过早疲劳断裂的预防

活化给料机在启动和停止过程中，只有当电机转动频率与活化给料机的固有频率相同时，产生强烈共振，才会发生大幅振动的情况。

由于活化给料机电机采用的是固定转速电机，因此，无法通过改变电机转动频率来避免共振。为了避开活化给料机启动和停止时的共振现象，只有采取减少可变力轮激振力的方式来避免共振。

经过与运行人员沟通后，决定在活化给料机PLC控制逻辑中，增加预给定逻辑，让活化给料机在最小激振力情况下启动和停止。

3.1活化给料机输出PLC控制逻辑

图（2）

图（2）是活化给料机在PLC内的控制逻辑。该控制逻辑是将运行人员的操作指令输出到活化给料机可变力轮激振力控制比例电磁阀，使可变力轮的输出激振力得到调节。

3.2修改后的活化给料机输出PLC控制逻辑

图（3）

图（3）是修改后的活化给料机输出控制逻辑。当运行人员在控制室发出活化给料机启动或停止指令后，延时模块发出10秒脉冲给MOVE模块，该模块将强制活化给料机可变力轮激振力控制比例电磁阀输出为最小值，10秒后活化给料机已避开共振频率正常运转，强制信号消失，运行人员可以根据需要进行调节。

4结论及建议

我们将#1圆形煤场活化给料机输出控制逻辑改好后，观察了几天，每次活化给料机启动或停止时都能做到平稳启动或停止，再没有出现大幅振动的现象，从根本上解决了激振弹簧疲劳断裂的原因，延长了激振弹簧寿命。

为了防止#2圆形煤场活化给料机也发生相同情况，建议利用#2圆形煤场停运期间，将#2活化给料机控制逻辑也作相应的修改，使输煤系统安全平稳运行得到保障。

参考文献：

[1]活化给料机服务手册美国通用振动公司

[2]施耐德PLC硬件参考手册施耐德电气公司

[3]VijeoCitect技术手册施耐德电气公司

作者简介：

毕志俊工作单位：句容发电厂邮编：212413研究方向：电厂自动化江苏常州