MPS中速磨新型拉杆密封的研制（创新型）.doc

封面QC小组活动成果报告 课题名称： MPS中速磨新型拉杆密封的研制 类 型： 创新型 QC小组注册号： QC-12-JW-02 QC课题注册号： QC-12-JW-02 报送单位： 天津国投津能发电有限公司 小组名称： 北疆发电厂中速磨技术革新QC小组 发 表 人： 马振强 二一二年 五 月 十二 日国投电力控股股份有限公司2012年度QC小组活动成果发表会交流资料目录1、小组概况2、课题选择3、目标设定4、制订可行性方案5、确定最佳方案6、制订对策7、对策实施8、效果确认9、巩固措施（标准化等）10、总结和下一步打算1、 小组概况（表1）小组名称北疆发电厂中速磨技术革新QC小组成立时间2009年12月注册日期2010年04月注册号QC-12-JW-02活动时间2009.12.202011.12.30活动次数6课题类型创新型小组人数9参加率100%活动课题MPS中速磨新型拉杆密封的研制推进者马振强序号姓名性别文化程度职称/职务小组分工1李鑫禄男本 科高 工组 长2刘 峰男本 科高 工副 组 长3马振强男研究生工程师技术指导4王宏广男本 科高 工技术指导5彭 欣男本 科工程师协调管理6边金利男本 科工程师技术协调7张付海男本 科助 工分析实施8王 磊男本 科助 工分析实施9张 强男研究生助 工资料整理2、课题选择1）.问题的提出天津国投北疆发电厂，磨煤机为沈重生产的MPS中速辊式磨煤机，一期两台机组共计12台，QC小组成员负责着磨煤机的日常维护检修管理工作。投产后，由于设备设计、制造质量等原因，拉杆频繁出现大量漏粉，不仅污染了生产现场的环境和设备，存在重大火灾隐患，而且检修人力、备件费用很高，严重漏粉时磨煤机被迫停运，影响机组发电。同时，原拉杆密封设计复杂、检修不便，检修更换超过48小时，不利于设备的可靠运行和备用。造成拉杆泄漏的主因为：拉杆频繁运动造成内部密封、外部密封与拉杆碰磨，磨损间隙增大后，密封风腔室内风压无法保证，磨内一次热风携粉进入密封风腔室而外漏。因此，拉杆与内、外密封装置磨损为泄漏的根源，具体内部密封磨损视图如下： 图1 拉杆密封内部安装图片 图2 拉杆密封内部装置磨损照片因此设计一种新型的拉杆密封装置，减少密封部位磨损而引起的漏粉，缩短检修时间至关重要。2）.磨煤机拉杆密封的调查分析小组人员对2009年12月1日至2010年3月31日期间两台机组12台磨煤机的拉杆泄漏、检修情况进行了调查统计: 磨煤机拉杆密封缺陷调查统计表 （表2）时间磨台数泄漏次数缺陷原因平均每次检修时间备件费用（元）内部密封件和拉杆外部密封2009年12月129轻微磨损严重磨损3108002010年01月1215中度磨损严重磨损4180002010年02月1218中度磨损严重磨损36576002010年03月1220严重磨损严重磨损48240000平均泄漏次数15.5次/月平均检修时间27.34小时/次平均月检修费用81600元/月通过以上表格及数据可以看出：随着磨运行时间的增长、磨损加剧，拉杆泄漏次数在逐步增加，而且备件费用由最初的只是更换外部密封到必须更换内部密封和拉杆才能解决问题，备件费用昂贵，由此可见研制新型的拉杆密封组件刻不容缓、意义重大3）.确定课题为降低拉杆泄漏导致的设备停运和火灾风险，减少检修次数和检修用时，降低备件费用，研制一种新型的拉杆密封势在必行，因此我小组的活动课题确定为： 3、目标设定研制出新型的拉杆密封装置，减少或杜绝拉杆密封漏粉造成环境污染及设备停运次数，提高设备的可用率；达到延长维护检修周期、缩短每次检修工期的目的。根据最初现场设备实际运行统计的拉杆密封泄漏、检修次数，最严重时平均20次/月。因此我们为新研制的拉杆密封装置确定了目标值：1）.12台磨拉杆密封泄漏、检修次数1次/月。2）.拉杆密封更换的平均用时2.5小时/次。4、制订可行性方案 原有拉杆密封结构示意图如图3：图3 原拉杆密封结构示意图1）.新型拉杆密封材料的选用作为密封材料主要有三大类，即：金属材料(铁、铝、铅、铟、不锈钢等)，也有非金属材料（橡胶、塑料、陶瓷、石墨等）和复合材料（如橡胶-石棉板），但使用最多的是橡胶类弹性体材料。根据磨煤机拉杆密封的动静运动及环境特点，选出金属铁、石墨、盘根、橡胶4种材料为研制新型拉杆密封的试验材料。2）.拉杆密封内部结构方案选择试验综合分析拉杆密封内部结构方案关节球轴承结构石墨炭精密封结构橡胶伸缩节结构金属活动块结构图4 （表3）试验时间 ：2010年4月2日-29日试验地点：北疆发电厂负责人：马振强方案选择试验分析特点结论关节球轴承结构我小组专门去北京电力设备总厂实地试验：1. 关节球轴承结构密封装置10000元/套；2. 生产关节球轴承工艺要求较高，厂内自行制造困难，需由专业厂家制作；3. 生产工期最短15天/套；4. 整体式结构较复杂；优点：1. 导向板磨损小，拉杆水平动作较小时，密封效果较好；2. 磨内恶劣条件适应性好；缺点：1. 结构复杂，自行制作困难，生产工期长；2. 价格昂贵，整体式结构安装不方便；3. 体积大、质量重，对拉杆有磨损；4. 拉杆水平动作大时，球轴承的横向位移补偿明显不足，容易造成漏粉；结构复杂，价格昂贵，存在漏粉、磨损问题，安装不便，技术落后，不宜采用石墨炭精密封结构我小组专门组织扬中坤元电力设备厂进行现场试验：1. 一套石墨金属内密封装置费用4000元；2. 采用分体式密封结构，组装焊接于拉杆内部，石墨炭精在金属构件内；3. 一个月的现场试验，磨损情况如下图；优点：1. 石墨炭精本身对于拉杆磨损很小；2. 可做成分体式，安装方便缺点：1. 石墨炭精需安装于金属构件内，构件制作较复杂；2. 炭精材料脆，拉杆大幅运动和有异物卡涩时易损坏，之后拉杆与金属构件直接磨损；3. 产品横向运动不灵活，磨损拉杆；结构复杂，炭精极易损坏，且横向运动不灵活，拉杆磨损较大，不宜采用橡胶伸缩节结构专门由北京新火花耐磨设备有限公司制作橡胶套进行试验：1. 制作耐高温的波纹橡胶套，3800元/套；2. 安装于拉杆内部进行试验，初期效果较好，半个月出现橡胶老化破损漏粉问题；优点：1. 内部橡胶全密封效果最佳，且不影响拉杆上下左右运动；缺点：1. 密封套不能做成分体结构，检修安装不方便，安装时需拆卸拉杆，检修工期长；2. 磨内高温、异物、煤粉冲刷环境适应性差，橡胶易老化、冲刷破损；密封效果好，但在磨内恶劣环境下适应性差，易老化、冲刷损坏，寿命短，不宜采用金属活动块结构1. 金属活动块结构密封装置3000元/套，进行试验；2. 金属块靠自重密封，金属块内径与拉杆有1mm间隙，在托盘上水平运动最大幅度30mm；3. 拉杆材质42CrMo,金属块Q235，减少拉杆的磨损；4. 初安装4小时，磨损后更换只需10分钟；优点：1. 费用便宜，简单易加工；2. 试验密封效果很好，且不影响拉杆上下、水平运动，拉杆及金属块磨损均很少；3. 分体式结构，安装方便；4. 金属块、托盘可更换或修复处理，节约备件费用；5. 抗磨内恶劣环境性强，不易损坏；缺点：1. 试验期间设计过于保守，有些笨重，批量生产优化方案可降低金属使用量； 经济实惠、简单耐用、检修方便、可修复再利用，使用效果非常好；推荐采用 经试验分析，我们确定新型拉杆密封装置的内部密封结构为：金属活动块结构。3）. 拉杆密封外部结构方案选择试验综合分析拉杆密封外部结构方案盘根活动盒结构石墨炭精密封结构普通橡胶伸缩节结构耐高压复合橡胶伸缩节结构图5 （表4）试验时间 ：2010年4月-2011年4月试验地点：北疆发电厂负责人：马振强方案选择试验分析特点结论盘根活动盒结构1. 在下密封处制作改造盘根活动盒结构密封，约6600元/套；2. 水平靠金属结合面密封，拉杆靠盘根密封；3. 试验发现盘根过紧时影响金属结合面的密封效果，盘根易出现磨损漏风问题；优点：1. 分体结构，安装方便；2. 盘根对拉杆磨损较小；缺点：1. 结构复杂，改造量大，制作工期长；2. 价格偏贵；3. 密封效果不是很理想，盘根磨损易造成漏风、漏粉；结构复杂，价格偏贵，效果不是非常理想，不建议采用石墨炭精密封结构1. 一套石墨炭精密封装置1200元;2. 试验中发现炭精环磨损、卡涩损坏较严重；3. 实际密封风泄露大，经常出现漏粉问题；优点：1. 石墨炭精本身对于拉杆磨损很小；2. 可做成分体式，安装方便；缺点：1. 石墨炭精需安装于金属构件内，构件制作较复杂；2. 频繁损坏，且炭精环卡涩或磨损后易造成拉杆和金属构件碰磨；3. 密封性不是很理想，漏风；结构复杂，炭精易损坏，拉杆有磨损，存在漏风漏粉问题，使用效果不理想，不能作为最终的解决方案普通橡胶伸缩节结构由北京新火花设计制作的橡胶套进行试验：1. 拉杆外部橡胶伸缩节，3800元/ 套2. 安装于拉杆原有外密封下部，减少改造量；3. 密封风与外界压差大，密封套吹鼓变形严重，与拉杆有碰磨问题； 优点：1. 密封效果好，向外无任何泄漏，有效控制漏粉问题；2. 对拉杆无任何磨损问题，且不影响拉杆横纵运行；缺点：1. 整体式结构，安装略不方便；2. 耐压能力差，运行中橡胶伸缩节吹鼓变形严重，与拉杆有碰磨，长时间运行出现磨损老化破损问题；密封效果好，但耐压差、变形严重，易破损，寿命短，不建议采用耐高压复合橡胶伸缩节结构小组专门由天津园意橡胶密封件厂制作试验：1. 制作一套可伸缩的耐高压复合橡胶伸缩节3000元/套；伸缩节由多个短节组装而成，保证伸缩量，橡胶内部进行了加强处理；2. 安装于拉杆外密封下部，与拉杆紧固，无任何漏风；3. 试验一年，耐高压密封套无变形、破损问题；优点：1. 结构简单，密封效果好，无任何密封风泄漏，有效保证风压，确保不漏粉；2. 耐高压，无变形问题，且使用寿命长，1.5年以上；3. 伸缩节与拉杆无任何碰磨；4. 单节破损后可更换单节备件；5. 检修工作量小，更换2.5小时内可完成；缺点：1. 整体结构，安装略有不便；2. 2.随着磨辊磨盘的磨损导致拉杆下移、伸缩节拉长，需定期对伸缩节固定抱卡进行调整，3个月/次；结构简单密封效果好，不易老化磨损，维护工作量小，经济实惠，使用寿命长；推荐采用 各套方案经实践分析验证，小组认为拉杆外部密封采用耐高压复合橡胶伸缩节结构密封套为最佳选择。4）检修便捷方案选择试验综合分析检修便捷方案选择内部金属活动块密封外部耐高压复合橡胶伸缩节密封整体式结构分体式结构分体式结构整体式结构图6（表5）试验时间 ：2010年4月-2011年4月试验地点：北疆发电厂负责人：马振强方案选择试验分析特点结论整体式结构（内部金属密封）小组根据现场实际更换工作进行试验：1.整体式需拆卸拉杆，工期 不小于48小时；2.人员需要5人，连续作业；费时、费力，拆装复杂不宜采用分体式结构（内部金属密封）小组根据现场实际更换工作进行试验：1.分体式无需拆卸拉杆，更 换金属块等工作只需1小时2.2人即可完成；省时、省力，拆装方便推荐采用分体式结构（外部橡胶密封）1.更换时间1小时以内；2.需要检修人员2人；省时、省力，但是分体式无法达到完全密封的要求，实施困难，技术难度大不宜采用整体式结构（外部橡胶密封）1.只需解除液压缸与拉杆连 接螺栓，2.5小时可完成；2.需要检修人员3人；不费时，比较方便，相对分体式麻烦一些，但密封效果好推荐采用 经试验综合分析，考虑可行性，拉杆内部密封采取分体式、外部密封采取整体式结构。5、确定最佳方案新型拉杆密封分体式碳钢金属活动块结构内密封整体式耐高压复合橡胶伸缩节结构外密封图7新型拉杆密封的最佳方案为：内部分体式碳钢金属活动块结构密封，经济实惠、简单耐用、检修方便、活动灵活磨损小；外部整体式耐高压复合橡胶伸缩节结构密封，结构简单、密封效果好，价格便宜，维护量小，使用寿命长，1.5年以上。具体新型拉杆密封结构如图： 图8 新型拉杆密封结构示意图6、制订对策 （表6）方案对策目标措施地点时间负责人研制新型拉杆密封分体式碳钢金属活动块结构内密封1.尺寸与现场相符，Q235材料，分体式结构；2.金属块上面加工成斜面，不积粉，内径121mm，外径260mm； 3.金属块在平板上滑动灵活密封好；1.现场测绘按图加工；2.金属块及平板密封面抛光；3.平板固定螺栓不外露天津佩林机加工厂2010年5月20日张付海整体式耐高压复合橡胶伸缩节结构外密封1.耐高压，不小于100KPa；2.伸缩行程不小于200mm；3.伸缩寿命8000小时；4.内径130mm，与拉杆无碰磨；1.橡胶套内部加强处理，分段组装，耐高压2.安装足够的短节，保证伸缩量； 天津园意橡胶密封厂2010年4月20日张 强安装长时间运行，内部金属块允许轻微磨损，外部橡胶套不破损、不漏风、不漏粉按图纸及标准安装#1、#2炉磨煤机2010年9月30日王 磊7、对策实施1）. 分体式碳钢金属活动块结构内密封（表7）项目实施情况地点时间实施人内部金属活动块密封设计制作对现场各部分尺寸进行测绘，根据各部分间隙、位移量、金属块重量计算，确定各部件尺寸北疆电厂2010年4月2日张付海张 强绘制内部密封组件图纸，由活动块、平板、支撑装置三部分组成，关键技术要求为：三个部件均为分体结构，金属块上椎体结构、内径与拉杆间隙1mm、外径要求水平位移30mm不漏风、Q235材质，平板上面和金属块下密封面要求抛光处理北疆电厂2010年4月4日马振强王宏广在机加工车间进行批量生产机加车间2010年4月5日-2010年5月5日- 图9 金属块重量计算图根据计算公式：F=PS （压力=压强受力面积） P=P=P1-P2=密封风压-一次风压2.55.5（KPa）S=S=S1-S2=金属块底板通流面积-拉杆截面积=R12-R22=3.14（0.092-0.062）=0.01413m2 压差取上限，最后计算得金属活动块的重量M=F/G=7.93Kg，实际设计时保证30mm横向位移不漏风、重量接近此数值即可，过重横向移动困难底板磨损加剧，过轻金属块被吹起易漏粉；风压稳定金属块处于悬浮状态最理想。图10 金属活动块设计图纸实施效果：经过现场测绘，并充分考虑间隙、密封、位移量、制作安装方便等因素，经过计算设计出内部金属密封装置，完全符合现场实际使用需要。 图11 实施后效果图 图12 实施后效果图2）. 整体式耐高压复合橡胶伸缩节结构外密封（表8）项目实施情况地点时间实施人外部复合橡胶伸缩节设计制作对现场各部分尺寸进行测绘，根据各部分尺寸、间隙、位移量、伸缩量，确定伸缩节内径、外径、伸缩量。北疆电厂2010年4月3日张付海张 强绘制外部密封图纸，关键技术要求为：上部压板与原有螺栓孔固定，下部抱箍固定与拉杆上，伸缩节内径大于130mm（大于拉杆10mm），伸缩量满足200mm，橡胶加强加厚处理北疆电厂2010年4月4日马振强王宏广在生产车间进行批量生产天津园意橡胶密封厂2010年4月5日-2010年5月5日潘志宇图13 耐高压复合橡胶伸缩节设计图纸实施效果：经过现场测绘，考虑伸缩量、强度等因素后，设计制造的复合橡胶伸缩节满足现场使用要求。图14 耐高压复合橡胶伸缩节实施后效果图3）.安装（表9）项目实施情况地点时间实施人安装利用设备倒运、大修期间对12台磨煤机拉杆密封进行安装北疆电厂10.05.06-10.09.30王磊经过实施安装，12台磨煤机的所有拉杆内外密封均安装到位，具体如下图所示： 图15 内密封安装前照片 图16 内密封安装后照片 图17 外密封安装前照片 图18 外密封安装后照片8、效果确认 图19 实施前现场漏粉情况 图20 实施前现场漏粉情况 图21 实施后现场的整洁图片1）.由2010年5月实施以来，经过两年多的实际验证、检查、统计，使用效果非常理想，现场再未出现过拉杆漏粉污染问题，此项技术达到国内领先，得到设备厂家、有关专家、