球磨机衬板缺陷分析及应对措施探析

王鑫

摘 要： 制粉系统对电厂的安全稳定运行至关重要，而球磨机对于制粉系统来说又是核心设备，重要性不言而喻，衬板的磨损情况对球磨机性能的影响很大。我们要选用合理材质的衬板，并搭配合理材质、数量和尺寸的钢球，优化运行状态，降低衬板磨损程度。

关键词： 球磨机；衬板；钢球

随着科技的发展和技术的进步，磨煤机的形式和种类日趋增多，目前在电厂中应用最广泛的还要数钢球磨煤机。据不完全统计，全国大概有85%左右火电厂的制粉系统，采用的是钢球磨煤机，足以看出钢球磨煤机的市场占比非常高。在电厂的实际生产运营中，制粉系统对电厂的安全稳定运行至关重要，而磨煤机对于制粉系统来说又是核心设备，同时又是电厂四大辅机之一，重要性不言而喻。保证磨煤机正常运转，减少缺陷发生，是检修人员和运行人员的重要工作职责。衬板的磨损情况对球磨机性能的影响很大，可影响到5%-10%的产量损失，并相应的增加电耗。笔者结合多年来的实际工作，将对球磨机衬板常见缺陷的发生进行分析，并提出解决措施，仅供大家学习参考。

一、球磨机的工作原理

在球磨机内部，有大量的钢球，这是保证球磨机能够正常运转的重要工作介质。当筒体正常转动时，由于内部钢球受到离心力的作用，被迅速带高至一定高度，接着受重力作用下落，砸击到筒体内的煤块。球磨机反复这样一个工作流程，煤块就会被钢球碾压研磨成煤粉，完成制粉工作。

二、球磨机的结构

球磨机的结构主要由磨煤机筒体、螺旋输送装置、主轴承、密封风装置、混料箱、分离器、大小齿轮传动系统、减速机、电动机、慢速盘车装置、主轴承润滑系统、大齿轮喷射润滑系统、压差和噪声测料位系统、加球装置和隔音罩等组成。

三、球磨机的特点

球磨机具有很多优点：一是控制简单；二是对煤种适应性强；三是煤粉细度稳定；四是结构简单，便于维护。

球磨机也有一定的缺点：一是钢球消耗量大；二是系统运行自动化程度较低。

四、球磨机正常运行对衬板的影响

当球磨机正常运转时，钢球和煤块是彼此搅混在一起的，同时被提升到一定高度，然后像抛射体一样被抛出，然后下落。此时，筒体内的钢球会对筒体底部的煤块造成较大冲击，但同时也对衬板形成一定的冲击，这两种冲击是同时发生的，是不可避免的。球磨机的运行机理导致了钢球、煤块、衬板三者之间反复产生作用力，周而复始，循环反复。

钢球对煤块的冲击力越大，煤块越容易粉碎，制粉效果越好，但同时对衬板的冲击力也越大，对衬板的损伤也越大；反之，钢球对煤块的冲击力越小，制粉效果越不明显，但对衬板的损伤也越小，对衬板起到一种保护作用。

这就对衬板的选择，以及运行方式的选择提出了要求，要选择一种最好的衬板材质，并选择一种最佳的运行方式，以达到最优的运行效果，避免衬板受力超过实际承受能力，进而导致衬板形变、甚至断裂，减少衬板的使用寿命，也对机组的安全稳定运行带来风险和隐患。

五、球磨机衬板缺陷原因分析

如上所述，球磨机在制粉的同时，对衬板也在进行强烈的冲击，对衬板造成了一定程度的磨损，同时，由于各种内因外因，如钢球的材质、衬板的材质、煤质以及运行工况等，均会导致球磨机衬板出现损坏。有些电厂甚至多次出现衬板断裂、磨通和脱落等现象，造成筒体形变，不仅影响机组负荷，耗费检修资金，还大幅增加了检修人员的工作量，带来了诸多负面影响。下面就球磨机衬板常见缺陷原因进行剖析。

1.衬板材质或质量不符合要求。

衬板材质如何，是决定衬板机械性能和耐久度的最根本原因，必须选用符合相关标准的材质，并严格按照工艺流程进行热处理，确保衬板材质过关，增强衬板的使用寿命和抗疲劳强度。比如高锰钢这种材质，经过热处理之后，通常硬度偏低，大概在HRC15-18左右；而且其在运行中的加工硬化不足，表面硬度不高，出现塑变起鼓的可能性较大；再者，由于环境温度的影响，以及钢球、煤块、衬板在一起辊压造成的局部温度升高，都会进一步降低高锰钢的屈服强度，使之变得更低。因此高锰钢并非最佳选择。这就要求要根据物料的物理性能、结构，以及在研磨过程中对材料的磨损特点，来选择相应的材料材质，确保符合实际需求，物尽其用。同时，由于对衬板材质缺乏专业认识，在对衬板进行热处理过程中，加工工艺出现偏差甚至是错误，导致衬板强度不增反降，致使衬板在遭受钢球和煤块冲击的过程中，发生变形甚至是断裂现象。

2.衬板与钢球的匹配程度。

在球磨机正常运转过程中，钢球、煤块和衬板一直在进行充分的撞击和摩擦，长期下来，衬板和钢球非常容易发生损坏，均属于易损件。那么，如何对衬板和钢球进行选择搭配，尽可能降低彼此之間的摩擦，减少磨损，提高设备耐久度和使用寿命，就具有极大的探讨价值。第一，我们不难发现，任何材料的硬度都与耐磨性密切相关，也就是说，钢球的硬度与耐磨性是成正比的，即硬度越大耐磨性越好。而在追求钢球硬度的同时，又会增加钢球与衬板之间的摩擦，硬度越大，摩擦也越大，衬板的磨损速度就会越快。因此，要选择一个合理的匹配度，让钢球和衬板尽可能的契合优化，增强钢球耐磨度的同时减轻衬板的磨损度。第二，钢球数量与衬板磨损度也呈线性关系，即钢球数量越多，研磨效果越好，但对衬板的磨损越强烈；钢球数量越少，研磨效果越差，但对衬板的磨损程度越低。因此，科学的论证钢球数量与制粉效率之间的关系有重要意义，同样要选择一个合适的匹配度。第三，钢球个体的大小也影响着衬板的磨损度。钢球体积越大，质量越大，冲击力越大，对衬板的损伤也越大；反之亦然。因此，合理搭配各式体积的钢球，尽可能做到充分研磨，提高效率，又要降低衬板磨损，避免断裂现象发生。

3.运行工况的影响。

球磨机的运行工况应该保持负荷稳定，避免低负荷运行。在机组正常运转情况下，球磨机也正常运转，此时，筒体内的钢球和煤块是混在一起的，钢球砸向衬板时，两者之间有煤块做缓冲，因此对衬板的冲击相对减轻。然而当设备低负荷运行时，筒体内煤块量大幅降低，钢球直接砸向衬板的几率大幅提高，对衬板的损伤也大幅增加，会加剧衬板的磨损，甚至是断裂。因此，运行工况对球磨机衬板的影响也不容忽视。

六、球磨机衬板磨损的应对措施

1.要采用符合标准的材料，确保衬板质量达标。

在现代工艺中，已出现多种新材料衬板，选择性日趋增多，各种效果也越来越好。比如用橡胶与硬质合金钢组成的复合衬板，在球磨机正常运转时，可以有效降低衬板所受冲击力，增加缓冲，较好的融合了衬板的刚度和韧性。除此之外，还有噪音小、重量轻等优点，耐热性和使用寿命都有所提升，发展空间很大。

2.正确选择钢球和衬板之间的配合。

要充分考虑钢球的硬度、数量、大小和衬板之间的辩证关系，科学合理搭配，既降低钢球和衬板的磨损，提高使用寿命，又能够降低生产成本，减少维护费用。研究表明，高硬度钢球材质与高硬度衬板材质搭配，其系统耐磨性最佳；而低硬度钢球和低硬度衬板材质搭配，其系统耐磨性最差。对于新更换的衬板，应该先用硬度较低的钢球进行研磨，待衬板的硬度和韧性都有一定提升后，再替换硬度较高的钢球，同步提升衬板和钢球的硬度，整体提升耐磨性，提高衬板的使用寿命。

3.严格控制钢球磨的运行状态。

当球磨机低负荷运转时，要及时调整筒体内钢球的数量，使之与实际负荷相搭配，提高煤块的可磨系数，降低衬板直接受冲击接触面，减少衬板磨损；针对筒体的不同部位，最好选用不同材质的衬板，优化钢球磨的运行状态，使其性能发挥到最佳；在衬板安装调试后，要对固定螺栓进行确认，确保固定螺栓具有一定的预紧力，以防运行中螺栓松动，确保设备安全，系统安全。

七、结语

我们要充分认识到球磨机衬板缺陷对制粉系统安全稳定带来的潜在影响，要选用合理材质的衬板，并搭配合理材质、数量和尺寸的钢球，优化运行状态，降低衬板磨损程度，减少缺陷发生几率，确保机组安全稳定运行。