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铁合金投料系统振动给料器改进优化

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：郑龙捷1 许善文2 许晞3

[导读] 摘要：针对湛江钢铁炼钢厂转炉铁合金投料系统振动给料器振动头子易损坏、振动器下料慢等故障率高进行分析，发现振动给料器槽体与溜槽之间有干涉、槽体有压仓、振动器振动频率高。

        宝钢湛江钢铁有限公司炼钢厂 524000
        摘要：针对湛江钢铁炼钢厂转炉铁合金投料系统振动给料器振动头子易损坏、振动器下料慢等故障率高进行分析，发现振动给料器槽体与溜槽之间有干涉、槽体有压仓、振动器振动频率高。针对故障：设计增加止推装置和插板、降低振动器振动频率，改造之后，效果良好。
        关键词：干涉；压仓；止推装置；插板
        引言
        现铁合金投料系统的振动给料器是在生产流程中，可以把合金块状、颗粒状物料从贮料仓中即高位料仓均匀、定时、连续地给到受料装置即钢包中去。铁合金投料系统使用的振动给料器大多为电磁式的，其工作原理是一个较为完整的双质点定向强迫振动的弹性系统，整个系统工作在低临界共振状态，主要利用电磁激振器驱动槽体以一定的倾角做往复振动，使物料沿槽移动下料。
        1 电磁振动给料器状况
        1.1槽体组件
        现场观察振动给料机下料时槽体与溜槽之间产生的振动、异音很大，严重时整个振动给料器所在的平台因给料器的振动大而产生晃动，并伴随着出现给料器下料慢、无法下料。同时槽体与溜槽之间发现有磨损、变形，防尘罩裙板脱落、螺丝松动及现场振动给料漏料、冒灰严重等。
        1.2吊杆组件（减震器）
        炼钢厂生产过程中每天都要冶炼大量的钢水，需要振动给料器频繁的振动给钢包进行加料。发现吊杆经常出现螺栓松动、吊杆钢丝绳断裂的情况，导致振动给料器无法下料，影响炼钢转炉的生产。
        1.3振动头子（电磁振动器）
        发现振动给料机振动头子在使用过程中内部电磁线圈经常烧坏、电磁弹簧片调节器松动，给料器机壳易松动脱落，且电磁式振动给料器内部材料（如碟簧片）经常性损坏等，导致振动给料器无法下料。（如图1所示）

        图1 电磁振动器碟簧片损坏
        2 原因分析
        2.1 振动给料器槽体故障原因
        观察发现振动给料机振动下料时，槽体与溜槽之间，即振动给料机槽体出料口与下料仓接料口之间存在运动干涉（相互碰撞），影响振动给料机槽体自由振动，造成设备过载。槽体与溜槽之间产生了很大的振动，使槽体与溜槽之间有磨损、变形等；同时槽体与溜槽之间干涉产生的异常振动也使振动给料机防尘罩裙板脱落、螺丝松动，造成现场给料器漏料、冒灰严重。（如图2所示）

        图2 槽体与溜槽相互碰撞示意图
        2.2 吊杆（减震器）
        现场点检发现振动给料机槽体内部积料过多，存在压仓问题，造成吊杆钢丝绳承受的拉力过大，再加上槽体与溜槽之间存在相撞致裙边脱落现象，导致吊杆经常出现螺栓松动、吊杆钢丝绳断裂情况发生。我国振动设备专家，中科院院士闻邦椿编著《振动筛振动给料机振动输送机的设计与调试》书中第302页提到，振动给料机设备为双质体振动，质体M2/质体M1=0.6~1，质体M2近似为振动头质量，质体M1近似为振动槽体质量加物料参振质量（料仓，溜槽，振动槽体内大约10%质量物料参振），我们使用的振动头有三种形式：MD26振动头145KG、MD27振动头175KG、MD28振动头385KG，振动头所带的振动槽体质量大约等于振动头质量，所以参振质量不能超过振动头质量。目前核算的参振质量远远大于振动头质量，根据现场振动给料器称量显示物料大多在1000~2000KG之间，所以给料器存在严重压仓问题。（如图3所示）

        图3 槽体有效重量与振幅图4 槽体内部积料过多造成压仓示意图
        2.3 振动头子（电磁振动器）故障原因
        （1）压仓，振动给料机超负荷运行、电流过大，容易损坏振动头子。根据引起损坏机械行业标准JB/T2604-94电磁振动给料机技术条件3.5g要求文件得知“电振给料机纵向受压长度不得大于其槽宽的三分之一’；机械行业标准JB/T7555-94惯性振动给料机4.11条要求“给料机安装时，料仓料柱作用在给料槽上的投影面积不得大于1/4料仓出口面积’’都会容易引起振动给料器超负荷使用、易造成振动头子损坏。
        （2）振动给料机振动下料时，槽体与溜槽之间，即振动给料机槽体出料口与下料仓接料口之间存在运动干涉（相互碰撞），影响振动给料机槽体自由振动，造成整体振动过大、无形中给振动头子一个反向的作用力，使振动头子内部零部件固定螺丝出现松动断裂、碟簧片断裂直至振动头子损坏不能动作。
        （3）发现振动给料器下料过程中，振动头子因频率过大且长时间超负荷使用，造成振动给料器电磁线圈经常烧坏，电磁式振动给料器内部材料（如碟簧片）经常性损坏等。现铁合金系统振动给料器振动频率根据中央操作画面及程序可知，使用的振动频率在90%以上。（振动频率可根据现场下料流量进行换算，流量最大2000kg/min，按不超过80%振动频率而流量应控制在1600kg/min以下）对此振动头的使用振动频率过大，也是造成振动头子损坏的原因之一。（如图4所示）
        3 改造实施
        3.1改造思路
        (1) 振动给料机槽体与溜槽之间，即振动给料机槽体出料口与下料仓接料口之间存在运动干涉（相互碰撞），影响振动给料机槽体自由振动，造成设备过载，给料机槽体安装时为防止振动给料机槽体与溜槽之间运动干涉，现场对钢丝绳进行了调节，但是调整了悬吊钢丝绳的长度、角度后，还是导致给料机槽体与溜槽发生干涉，这需要增加托板组合法兰调整距离，避免给料机槽体与溜槽发生干涉。增加了托板组合和底板组合等止推装置，保证了振动给料机槽体与溜槽之间不发生相互碰撞，其中托板组合可以通过法兰多少调整距离。
        （2）如果通过增加托板组合法兰调整距离后，振动给料机槽体出料口与下料仓接料口之间还存在运动干涉，可以修改下料仓接料口尺寸，避免振动给料机槽体出料口与下料仓接料口之间存在运动干涉。（如图5所示）

        图5 托板组合和底板组合的止推装置安装示意图
        3.2改造思路
        原振动给料机溜槽上部设计时没有带闸板阀或插板阀，存在着料仓压力过多压在给料机上面的问题，容易造成压仓，形成给料机超负载运行损坏问题。可以设计在振动给料器内部加装挡板。在给料器上方处两侧割开口子插入一块570×200×16mm的普通钢板，钢板角度控制在30°~45°之间再进行焊接，挡住料流直接压在给料器上，避免料流过多而压仓。同时挡板的安装还可以根据合金料的体积大小、堆比重来改变挡板的宽度，比如像台铝、高锰，体积较大的料仓就可适当减少挡板的宽度，而碳粉、石灰等粉末状的料仓就可以加宽挡板。
        3.3改造思路
        控制振动给料器的振动频率，当振动频率过高、称量流量过大时，振动给料器会自动停止下料。振动值控制在60%~80%之间、即流量控制在1200kg/min-1600kg/min之间，保证了振动给料器振动头子正常使用寿命，又不影响生产的正常使用。
        4 效果
        4.1 故障率
        转炉铁合金投料系统振动给料器振动头子易损坏、振动器下料慢等故障率高进行分析，发现是由于振动给料器槽体与溜槽之间有干涉、槽体有压仓、振动器振动频率高的因素造成的。通过设计增加止推装置和插板、降低振动器振动频率等措施后，改善效果良好，故障率明显降低。如改造后的振动给料器槽体与溜槽之间产生碰撞而磨损、变形故障率由每月平均4次下降为0.1次；吊杆钢丝绳断裂、吊杆变形脱落的故障率由平均每月5次下降为0.3次；振动头子损坏的故障率由原先每月平均损坏1台降为现在的0次。
        4.2 经济效益计算
        电磁式振给料器振动头的参考物料代码为C3066700单价为80000元/台、维修费用单价平均为32000元/台，目前已有8台振动头损坏。
        （1）检修费用：原电磁式振动给料器每月平均检修4次，一年检修48次、现每月平均检修1次，一年10次.
        原检修费用共计：每次检修费用×检修次数＝1350元×48次＝64800元
        现检修费用共计：每次检修费用×检修次数＝1350元×10次＝13500元
        一年节省检修费用：64800元¬¬—13500元＝51300元
        图7 2016年8月~2017年8月的故障统计图
        （2）节省检修时间可产生效益=减少停机总时间 ×有效作业率×本工序小时产量×吨钢效益×工序效益系数
        =（48-12）×2×60min/45min炉×350t/炉×130元/t×0.05=21.84万元。
        （3）年可节省费用=21.84+5.13=26.97万元/年
        5 结束语
        铁合金投料系统振动给料器，经过设计增加止推装置和插板、降低振动器振动频率等措施后，故障率明显降低，减少了停机检修时间、保证了设备长时间可靠安全地运行。改进措施还可以运用到其它区域例如：在副原料投料系统、铁水预处理投料系统、石灰单元投料系统也可以进行使用。
        参考文献：
        [1]王振华.运输机机械设计选用与标准使用手册.安徽：安徽文化音像出版社，2004
        [2]朱梦周.机械工程师手册（第二版）.北京：机械工业出版社，2000
        [3]闻邦椿.振动筛振动给料机振动输送机的设计与调试.北京：化学工业出版社，1989
        [4]机械行业标准.JB/T7555-94惯性振动给料机北京：起重运输机械研究所，1994