推焦杆强退装置改造

KB-3型推焦车平煤杆强退装置改造

KB-3型推焦车平煤杆强退装置改造

摘要：针对老焦炉KB-3型推焦车平煤装置出现故障时，平煤杆从炉膛内退出时间长，操作工劳动强度大，且稍不及时就会造成平煤杆严重变形，影响焦炉生产等问题进行分析，并对整个系统进行了优化设计与改造，取得了明显的效果。

关键词：平煤杆 强退装置 气马达 推焦车

1 本企业设备存在的问题

老焦炉KB-3型推焦车在平煤过程中遇到停电、平煤电机烧毁等紧急情况时，平煤杆在炉膛内无法顺利退出，时间一长平煤杆因高温而严重变形，这时需要操作工利用手摇装置快速地把平煤杆从炉膛内拉出来。然而手摇装置在设计上存在一定缺陷，所需扭矩较大，要两人同时才能摇动手柄，而且退出时间较长，遇到紧急状况时，人员组织稍不及时，就可能造成平煤杆变形而卡住退不出来，造成重大经济损失。

2 目前国内同类设备现有技术分析

老焦炉KB-3推焦车是二十世纪六十年代设计制造，平煤杆强退装置在设计上存在缺陷，其中手摇装置摇不动是存在的主要问题之一。现在国内同类设备大都通过技术改进解决了这一问题。即手摇装置增加了一套减速机构。这一改进虽然解决了手摇吃力这一问题，但因增加了减速机构使得平煤杆退出时间更加长，也就是说平煤杆在炉膛内被火烧的时间更加长。所以平煤杆退出炉膛后变形也十分严重。另外此装置完全是由人工手动操作，工人劳动强度较大，且退出不可靠。因此，这一装置正在被各厂家淘汰。目前国内比较先进的推焦车采用内燃机驱动平煤减速机强行退出平煤杆，内燃机由直流电机启动，取得了较好的效果。但是，推焦车是处在高温、粉尘、荒煤气等易燃易爆气体以及二氧化硫等腐蚀性气体的恶劣环境中，内燃机和直流电机难以长时间承受如此恶

1

KB-3型推焦车平煤杆强退装置改造

劣的工作环境以至启动困难，往往会造成更加严重的后果。因此，使用内燃机带动减速机这一套装置虽然正常使用时效果较理想，但由于这一装置本身故障多，维修成本高，故障造成的后果十分严重。

3 本技术改进步骤和方案措施

为了保证改造后平煤杆强退装置的可靠运行，对上述存在的问题进行了详细分析和论证，并结合工艺条件要求，重新设计并计算了平煤杆强退装置所需功率及平煤杆从炉膛内完全退出的合理时间，并采取了以下的设计方案与改造。

3.1方案措施的提出与分析

针对老焦炉KB-3型推焦车平煤杆在炉膛内烧坏的主要故障是平煤电机烧毁或电气设备故障而使平煤电机无法正常工作，同时汲取国内外其它厂家改造中的成功经验与不足，提出了利用气动马达作为动力源，通过中间减速机构带动平煤减速机工作以代替原来的人工操作这一新概念。气马达的气源采用KB-3型推焦车自身贮气罐内的剩余气体。

采用气动马达作为动力源和采用内燃机作为动力源，原理和结构上没有大的区别，但是气马达和内燃机本身特性决定着两者使用效果大不一样。内燃机在恶劣的环境下工作故障较多，而气动马达使用安全可靠，可以在高温、震动、腐蚀、易爆等恶劣的环境下工作，并且便于实现过载自动保护。空气可以在大气中取之不竭，无介质费用的损失和供应上的困难，成本较底，同时，可以将用过的空气直接放入大气，无环境污染，处理十分方便。因此，使用气动马达优点十分明显。但是，在KB-3型推焦车上使用气马达作动力源遇到一个较为棘手的问题。推焦车气路系统供气是由自身安装的一台IV3/8型空气压缩机提供的，当整个推焦车电气设备发生故障时，不但平煤电机无法工作，整个推焦车电动机都将处于瘫痪状态，毫无疑问，空气压缩机工作产气的供给就成了问题。因此，压缩空气的消耗量是选择气马达结构形式的主要依据。

表1 叶片式与活塞式气马达特性比较 1 2 叶片式 活塞式 3 4 5 6 7 转速高，可达3000~25000转/分 转速比叶片式低 叶片式单位重量所产生的功率比单位重量的输出功率小，重量较大。 活塞式要大得多，所以相同功率的条件下，叶片式比活塞式重量轻。 起动力矩比活塞式小 起动、低速工作性能好，能在低速及其它任何速度下拖动重负载，尤其适合要求低速大起动转矩的场合。 在低速工作时，空气消耗量比活塞在低速时能较好地控制速度，而且空气式大。 消耗量也比叶片式少。 没有配气机构和曲柄连杆机构，马有配气机构和曲柄连杆机构，结构较复达结构比较简单，外形尺寸小。 杂，制造工艺方面比叶片式困难。外形尺寸大。 由于没有曲柄连杆机构，气马达的旋转部分均衡运转比叶片式较差，但工旋转部分能够均衡运转，因而工作作稳定性能满足使用要求及安全生产。 比较稳定。 检修维护要求比活塞式为高。 检修维护要求较低。 2

KB-3型推焦车平煤杆强退装置改造

3.2马达结构形式的初步确定

气马达按结构形式可分为：活塞式；叶片式（转子式）；齿轮式；蜗轮式。齿轮式和蜗轮式气动马达使用场合很少，目前几乎不采用了。使用最广泛最主要的是活塞式及叶片式两种。叶片式与活塞式气马达相比较，除都有前面所述的共有特点外，又各有不同的特点（见附表1）

选择叶片式还是活塞式气动马达，除按上述特性外，还可参考负载情况。在变负载场合使用时，主要考虑因素是速度的范围及满足工作情况所需的力矩。在均衡负载下使用时，工作速度则是主要的因素。叶片式气马达是比活塞式气马达速度高的动力设备，当工作速度低于空载时的最大转速的25%时，最好选用活塞式气马达。因为如上所述，活塞式气马达在低速时，具有较好的速度控制及较少的空气消耗量。同时，选用何种形式的气马达，还应充分了解设备的工艺条件和技术特性，并从经济、技术、环境等各方面进行全面的考虑和比较。在此，根据推焦车故障空气压缩机无法正常工作时，贮气罐内压缩空气量有限这一主要矛盾，并结合平煤杆在炉膛内退出时需要负载起动这一特点，选用低速运转时压缩空气量消耗比较少、起动转矩较大的活塞式气动马达。

3.3气马达各参数的确定

根据工艺要求及原平煤电动机各参数为设计依据（见表2），初步确定气动马达的参数

表2 平煤机构主要性能表 平煤电动机 功率（Kw） 45 转速（r/min） 577 平煤减速机总速比 20.49 平煤杆总长（mm） 22050

平煤杆速度（m/min） 80 平煤杆行程（ｍｍ） 15110 卷扬滚筒直径（mm） 1000 由此得出平煤电动机的输出转矩为： M平煤杆电机=9550×

N1n1＝9550×

45577≈748.2（Nm）

式中N1——平煤电动机功率（Kw）

n1——平煤电动机转速（r/min）

根据工艺操作规程，平煤杆在炉膛内平一次煤的实际工作时间不足5分钟。发生故障时，平煤杆在炉膛内火烧时间越长，平煤杆的变形越严重。结合实际经验判断，平煤杆从炉膛内安全退出的时间应控制在15分钟之内。

综合考虑所选用气马达功率必须能满足工艺要求（原平煤电动机功率为依据），同时平煤杆从炉膛内完全拉出而变形量不致影响到平煤杆的工作性能的合理时间应控制在15分钟内，还要考虑到推焦车贮气罐内所储存的压缩空气量与气马达的耗气量，选用功率较大的气马达直接带动平煤减速机工作，耗气量较大，压缩空气不够用。因此决定采用耗气量比较少、功率比较小的活塞式气动马达，通过中间减速机带动平煤减速机工作，同时考虑到设备部新制备件费用紧张，中间减速机选用现在推焦车拧丝机构正在使用的、型号为BW-22-59的摆线针轮减速机。

3

KB-3型推焦车平煤杆强退装置改造

M气马达≦M平煤电机 i=i1·i2=20.49×59=1208.9 T=

SV =

S?Dn2 =

S?Dni=

15.11?1208.93.14?1?n =

5817.35n≤5

即n≥1163.47

式中i——总传动比

i1——平煤减速机传动比 i2——中间减速机传动比

T——平煤杆全程退出时间（分钟） S——平煤杆行程（米）

D——平煤卷扬滚筒直径（米）

n2——平煤减速机的输出转速（r/min） n——气马达转速（r/min）

根据目前活塞式气马达的技术规格，选取n=1400r/min M气马达· i2≥M平煤电机 M气马达=7024×N≥

748.2?14007024?59Nn×i2≥748.2

≈2.53（马力）

式中N——气马达的功率（马力）

根据目前活塞式气马达的技术规格，选取N=2.8马力

同样，根据技术资料及网上查询，选用目前市场上使用比较成熟的产品——型号为：TM1-3、额定功率N=2.8马力、额定转速n=1400r/min的活塞式气动马达。具体参数见表5

表5 TM1-3型活塞式气马达技术规格及性能参数（P816） 额定功率工作压力 额 定转速额定功率时耗空载时转（马力） （公斤/厘米2） （转/分） 气量（米3/分） 速（转/分） 2.8 5~6 1400 ~3.2 2800 3.4各参数值的校验

气马达的输出转矩 M气马达=7024×

Nn=7024×

2.81400=14.48（N.m）

M强拉= M气马达×i2=14.48×59=854.32（N.m）＞748.2（N.m） M强拉＞M平煤电机

因此，气马达的输出功率完全能满足生产工艺要求。 中间减速机输出转速

4

KB-3型推焦车平煤杆强退装置改造

n3=

ni2 =

140059=23.73r/min

平煤减速机的输出转速 n2=

n3i1 =

23.7320.49=1.158（r/min）

平煤杆全程从炉膛内退出时间： T=

SV =

S?Dn2=

15.113.14?1?1.158=4.16（分钟）

根据以上计算结果，此设计完全满足生产工艺要求。

4 应急辅助方案措施

以上设计方案的确定，都是从纯理论角度计算的，即气马达在额定功率、额定的工作压力和额定的转速下计算得出的结论。但是由于空气的可压缩性，使工作时速度不易稳定，外载的变化对速度影响也比较大。气压系统在设计计算过程中的不确定因素比较多，负载的波动比较大，压缩空气需要量的确定并不能用一个单纯的公式就可以解决问题的。而在推焦车发生故障时IV3/8空气压缩机无法工作，贮气罐内的压缩空气随着气马达的启动，空气压力是越来越低，气马达的速度也将越来越慢。因此，能否利用贮气罐内的压缩空气顺利地在规定时间内，把平煤杆从炉膛内完全拉出来，还需要通过实践的检验。因为推焦车是焦炉生产的核心设备，焦炉生产的连续性也不允许推焦车停下来。所以，在新设计的平煤杆强退装置气压系统中，增加了一个应急气源插口。即推焦车故障IV3/8空压机无法工作时，若贮气罐内压缩空气不够用，即平煤杆还没有完全从炉膛内退出，而气马达已不能正常工作时，通过橡皮软管，把应急气源插口与厂空气压缩站集中远距离供气管路相连接，以保证气马达的气源供给，使平煤杆能顺利地从炉膛内退出，不致烧毁而影响焦炉生产。

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5d2f.html