姜衛東¹　張立國²

（1.臺泥(句容)水泥有限公司；2.中材建設有限公司）

引言

粉煤灰作為混合材添加到水泥中，添加量一般能達到20％～35％，可以節省生產成本15％～25％左右。2003年，JR公司配置了粉煤灰添加系統，主機設備選用F-K螺旋泵。投產后，粉煤灰添加系統故障較多，F-K螺旋泵頭部葉片壽命較短。本文僅介紹螺旋泵軸頭葉片的改進。

01　基本情況

在水泥磨系統粉煤灰添加單元，JR公司使用F-K螺旋泵三臺(套)，FB300型1臺，FB250型2臺(見表1、圖1)。根據添加設備位置和實際用量，這三臺F-K螺旋泵分別將粉煤灰輸送到磨頭倉、選粉機等添加點。

表1 F-K螺旋泵的配置參數

圖1 待出廠的F-K螺旋泵

02　存在的問題

F-K螺旋泵在輸送煤粉的過程中，常見的問題有軸密封、軸頭部葉片、殼體等的磨損。磨損嚴重時，F-K螺旋泵系統的輸送能力會急劇下降，同時也帶來一系列的設備故障和操作問題。

(1)軸密封的磨損：橡膠密封唇口磨損和軸密封表面呈現一道道溝槽，是軸密封磨損的主要表現。軸密封磨損后，軸承內部易進灰，會導致電機電流過載、螺旋軸無法運轉等情況。

(2)軸頭葉片的磨損：螺旋軸的頭部葉片主要是從頭部開始到第五個螺距的葉片磨損。

(3)螺旋軸殼體內筒襯板磨損，會導致內部螺旋軸葉片與殼體內部的間隙過大，導致串風，影響泵的輸送能力。

(4)軸承故障有：軸承間隙過大、軸承損壞散架、軸承抱死、軸的鍍銅層脫落等情況。

(5)軸葉片與螺旋軸內筒卡阻：粉煤灰中的金屬物件及其他異物會導致軸葉片與螺旋軸內筒卡阻，使得出料不暢，致使電機負荷過大，造成電機電流過大或者電機燒毀的情況。

(6)尾部軸頭沿直徑方向被氣封沖刷磨損性切割約2/3。這種現象是生產操作維護造成的。F-K螺旋泵停機后，必須停止軸承密封位置密封用的壓縮空氣，否則帶有少量灰塵的密封壓縮空氣長期沖刷螺旋軸密封位置，形成“滴水穿石”的效果，導致螺旋軸沿直徑方向被切割，導致螺旋軸整體報廢。

各類故障對F-K螺旋泵設備影響程度分析見表2。

表2 F-K螺旋泵設備各類故障季度統計和影響程度分類

根據表2，并結合現場情況，筆者認為螺旋軸密封位置磨損、內筒襯板磨損、螺旋軸軸承故障原因與軸頭葉片磨損有關，也就是說葉片引起的故障比例占故障率的87％，螺旋軸頭葉片磨損是設備的主要問題。

03　螺旋泵故障處理檢查過程和情況問題分析

JR公司F-K螺旋泵正常輸送量為50～60t/h，當輸送量不足時．被迫停機檢查和維護。

(1)F-K螺旋泵軸密封圈唇口磨損，灰塵的進入，螺旋軸長時間運轉，密封圈唇口高速旋轉，灰塵顆粒摩擦軸表面等，從而導致密封位置磨損。

(2)當F-K螺旋泵輸送量累計達到5000～6000t時，軸頭葉片部磨損量約為葉片高度的60％～90％，長度為300～450mm，這時螺旋泵輸送能力會急劇降低，甚至無法粉輸送煤灰。

(3)當粉煤灰化學成分變化時，螺旋軸頭部葉片的磨損速度也會發生變化。當粉煤灰在SiO2、Al2O3等硬質物料含量相對較高時，螺旋軸頭部葉片磨損會加快，使用時間縮短，總的輸送量減少。

(4)粉煤灰的細度對F-K螺旋泵軸頭部葉片的磨損快慢也有一定影響。一般情況下，粉煤灰細度越高，粉煤灰顆粒在泵內部的流動速度越大，粉煤灰顆粒具有的沖刷動能加大，從而加快軸頭部葉片的磨損。

04　解決方法

(1)采用硬質合金YT塊保護葉片。針對F-K螺旋泵軸頭部葉片的磨損，我們選擇了三種方法：高硬度堆焊焊材TD65、增加預磨損堆焊+棱條TD65、粘貼硬質合金YT塊，其效果見表3。

表3 采用硬質合金YT塊保護葉片的效果

(2)改變F-K螺旋泵軸頭葉片的節距。螺旋泵輸送粉煤灰的原理是：軸頭部葉片高速運轉，將粉煤灰擠壓成料餅，料餅進入輸送腔，由壓縮空氣送走。軸頭部葉片節距越小，擠壓的料餅對軸頭部葉片的壓力增大，螺旋軸葉片的磨損加重，總輸送產量降低。根據這一原理，我們試驗性地調整了螺旋軸頭部葉片的節距，實驗結果見表4。

表4 改變F-K螺旋泵軸頭葉片節距的實驗結果

(3)Z佳解決方案的確定。盡管螺旋軸軸頭部葉片采用硬質合金能具有較長的使用壽命，但造價較高，維修相對復雜，從維修便捷和經濟性(見表5)考慮，筆者認為Z佳方案為：調整螺旋軸頭部葉片螺旋節距與堆焊+堆焊棱條相結合。

表5 螺旋軸軸頭部葉片維護維修方法的經濟性比較

05　尋找天空中Z亮的星

輸送粉煤灰的F-K螺旋泵，維護中常見螺旋軸密封位置磨損、內筒襯板磨損、螺旋軸軸承故障等現象，多與軸頭葉片磨損有關。統計發現葉片引起的故障比例占F-K螺旋泵故障的87％。灰塵顆粒的進入、軸頭葉片的耐磨性能、粉煤灰的化學成分以及細度影響著軸頭葉片的使用壽命。在尋找解決辦法的過程中，我們摸索出Z經濟的軸頭葉片維護維修辦法：

(1)調整螺旋軸頭部葉片螺旋節距，以20mm為Z佳。

(2)采用堆焊+堆焊棱條維修，既便捷，又經濟。

另外在維修螺旋軸時，我們調整F-K螺旋泵軸尾部反向葉片的螺旋節距，減輕尾部軸承密封受粉煤灰料餅的擠壓和侵入，降低尾部密封的損壞頻率，在生產應用中也起到一定的輔助作用。

來源：《新世紀水泥導報》2020年09月20日