浙江银驰轴承科技有限公司

某厂一高炉主皮带3#滚筒损坏故障分析

2017-09-06

供稿:刘国宝
(宝钢湛江技术协作团队)
  1 故障现象
  2016年3月5日21时,某厂岗位工在正常巡检中发现1BF主皮带3#从动轮有异音。经白班点检、生产、技术组现场确认,是滚筒轮毂和轴接合面松动导致异音。为防止故障扩大,危及生产安全,决定更换该滾筒。按预定计划,在装入休风料后,一高炉于6日6:29休风,滚筒更换耗时11小时46分钟,8:15分,一高炉送风。
  2 故障处理
  高炉休风后,更换该滚筒。
  3 原因分析
  一高炉主皮带水平机长为345.603米,提升高度为71.275米,皮带强度等级为ST3500,钢丝皮带,宽度为2200mm。主皮带的滚筒配置图如下所示:
  此次一高炉3#滚筒损坏位置在滚筒轮毂和轴接合面处,当时休风后停机测量该缝隙有20mm左右,现场对比损坏滚筒和上机滚筒时发现,两个备件结构存在差别,损坏的滚筒幅板轮毂为窄系列的,现场测量厚度只有160mm,更换上机的滚筒(即2014年一高炉3#滚筒下机备件)为宽系列的,轮毂厚度360mm左右。见下图对比。
  通过查阅图纸,发现1BF原3#滚筒的图纸是皮带机厂的转化图,采用的是宽轮毂结构,并且轮毂与轴之间采用过盈联结配键的结构。而故障的滚筒采用的是某设计院的4BF大修的设计图纸,当时的皮带机厂没有进行转化,直接就按图制造,采用的是窄轮毂,仅仅是过盈配合。此次故障位置是滚筒幅板轮毂和轴接合面,通过过盈配合进行装配,非修复要求的探伤位置,且该位置无法检测。
  通过上述的情况调查,分析导致此次故障的原因:主要是滚筒的轮毂孔与轴的结合面发生相对滑动磨损所致。由于故障滚筒的幅板轮毂面积较原滚筒幅板轮毂面积不到一半,通过计算,可以发现在同样负载下,故障滚筒的幅板轮毂面受到的压力和上机滚筒幅板受到的压力是2.25:1的关系。因此对于该滚筒而言,安装在一高炉主皮带3#轮位置,安全系数明显偏小,且是使用较长时间后的修复件,存在变形和失效的风险更大,在长期的交变应力作用下,配合面受挤压松动,发出异音,造成滚筒损坏。而前期的挤压累计过程中,间隙尚未造成两端幅板轮毂的同心度发生偏差,因此运转时没有出现异音,点检过程中也不易发现;当挤压间隙足够大引起两端幅板同心度偏差发出异音时,也就是3月6日晚21时左右,岗位人员在现场巡检时听到异音后发现滚筒异常。
  该滚筒为铸焊结构,轴采用热装过渡配合,其质量和寿命完全依赖于制造厂的加工精度和过盈量的控制。推断是该滚筒的精度和过盈量没有控制好,过盈量偏小,导致在该滚筒上机使用后,随着时间的延长发生逐步的劣化。修复包胶需要加热(150℃左右),由于铸铁件和锻造件的热膨胀系数不同,存在缺陷的滚筒加剧间隙的产生。其根源是由于其配合面小,受力大,所以该备件修复后上机使用一段时间由于过盈量变小,握紧力不足导致出突发故障。
  4 经验教训
  (1)点检员个人业务技能水平尚需提高,对工作认真细致。2014年6月24日更换3#滚筒时,点检只对更换滚筒安装尺寸进行了确认,但没有关注滚筒幅板轮毂的差异。
  (2)现场使用技术标准没有统一,对备件的规格和承载力没有指导标准,也造成了点检员对滚筒结构上的细节不重视。
  (3)滚筒修复目前管理方式存在缺陷。此次故障发生后上机的滚筒是2014年6月24日下机后的修复件,故障当天联系修复单位送货时发现滚筒尚未修复好,后经各方现场确认辊面尚可使用1个周期,决定更换上机。