企業(yè)要實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理現(xiàn)代化，應(yīng)當(dāng)積極推行先進(jìn)的設(shè)備管理方法和采取以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的設(shè)備維修技術(shù)。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)是設(shè)備預(yù)防性維修的前提。特別是重工企業(yè)，工作連續(xù)性強(qiáng)及安全可靠性要求高，通過狀態(tài)監(jiān)測的推廣，可以逐步掌握水泵、風(fēng)機(jī)等大、中型設(shè)備的工作狀態(tài)，以杜絕事故停機(jī)損失。

　　一、設(shè)備管理現(xiàn)狀

　　以前水泵、風(fēng)機(jī)等大中型設(shè)備大、小修周期的確定一般有兩種：運(yùn)行臺時累計(jì)或定期維修。根據(jù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行小時數(shù)及設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況，確定設(shè)備的修理周期，周期到了，或設(shè)備運(yùn)行狀況較差，通知檢修人員進(jìn)行設(shè)備的大修，有些設(shè)備也根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，確定大小修周期，水泵一年為一個大修周期，每年生產(chǎn)高峰期，需較多冷卻水時，對所有的泵組進(jìn)行檢修。而風(fēng)機(jī)運(yùn)行比較頻繁，為了提高凈化效率或保證電解槽的正常供料，檢修周期可能定為半年，無論是按臺時還是按年度確定大修周期的方法，都過于陳舊。要想從傳統(tǒng)的維修模式中走出來，必須依靠先進(jìn)的科學(xué)儀器作為檢測手段。

　　二、測振儀配備

　　青海鋁業(yè)公司在設(shè)備管理機(jī)構(gòu)中，根據(jù)工作分工的不同，分別配有不同的檢測儀器，對裝備能源部特別配有北京京航公司生產(chǎn)的HG一3518型儀器，有數(shù)據(jù)采集故障診斷工程，測量參數(shù)為加速度、速度、位移、溫度、轉(zhuǎn)速。對分廠點(diǎn)檢員，配有法國生產(chǎn)的4576DA多功能便攜式振動計(jì)，測量參數(shù)為加速度、速度、位移等，主要用于隨機(jī)檢測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。掌握基本參數(shù)的檢測維修人員，配有北京京航公司生產(chǎn)的HG一2506型袖珍式測振儀，適用于低頻率（5Hz）下測量加速度、速度、位移量等。

　　三、測振儀的使用情況

　　近幾年，很多企業(yè)在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方面使用脈沖測振儀、油質(zhì)分析儀、多路計(jì)時儀等儀器。由于缺乏規(guī)范管理及技術(shù)上的指導(dǎo)，儀器下發(fā)到車間后，因?yàn)榧夹g(shù)水平不一，儀器本身性能不穩(wěn)定，操作不便捷等各方面的原因，使此項(xiàng)工作很難開展。但經(jīng)過一段時間的摸索，中國鋁業(yè)公司各分公司推行了設(shè)備點(diǎn)檢，引進(jìn)許多先進(jìn)儀器，將振動檢測儀應(yīng)用于設(shè)備狀態(tài)檢測中，在設(shè)備預(yù)防維修中起了重要的作用，促使設(shè)備管理工作邁上新臺階。

　　四、測量方法及判定依據(jù)

　　1、測點(diǎn)選擇：利用測振儀，對主要設(shè)備的軸承及軸向端點(diǎn)進(jìn)行測試，并配有現(xiàn)場檢測記錄表，每次的測點(diǎn)必須相互對應(yīng)。

　　2、測量周期：在設(shè)備剛剛大修后或接近大修時，需兩周測一次；正常運(yùn)行時一個月測一次；如遇所測值與上一次測值有明顯變化時，應(yīng)加強(qiáng)測試密度，以防突發(fā)事故而造成故障停機(jī)。

　　3、測量值判定依據(jù)：參照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2372。

　　轉(zhuǎn)速：600～1200r/min，振動測量范圍：10～1000Hz。

　　通常在設(shè)備正常運(yùn)行時，其檢測速度值在4.5～11.2mm/s（75kW以上機(jī)組）范圍為監(jiān)控使用，超過7.1mm/s以上就要考慮安排大修理。這個數(shù)值的確定除考慮設(shè)備電機(jī)容量外，還要考慮工作連續(xù)性強(qiáng)、安全可靠性高等方面。

　　公司通過測振儀在管理上的應(yīng)用后，得到以下幾方面啟示：

　　1、應(yīng)用測振儀對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測，雖不能作為設(shè)備大修周期確定的惟一依據(jù)，但作為參考條件確是非常必要的。由于水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的轉(zhuǎn)速較低，因此，振動對其造成的危害不是惟一的。比如有些時候用測振儀檢測沒有問題，但葉輪腐蝕嚴(yán)重，也需做大修。所以，確定設(shè)備大修周期應(yīng)從測振儀檢測結(jié)果、設(shè)備運(yùn)行累計(jì)臺時及效率等諸方面情況來綜合考慮。

　　2、應(yīng)用測振儀檢測，作為設(shè)備大修后的驗(yàn)收手段同樣是非常必要的。需要指出的是，由于設(shè)備的新舊程度不一，故對其驗(yàn)收的檢測值也不做統(tǒng)一規(guī)定，應(yīng)以被驗(yàn)收泵組大修前的檢測值為依據(jù)，修后值驗(yàn)收的檢測值也不做統(tǒng)一規(guī)定，應(yīng)以被驗(yàn)收泵組大修前的檢測值為依據(jù)，修后值應(yīng)低于修前值。另外，應(yīng)用測振儀還可以發(fā)現(xiàn)泵組安裝問題（包括對中不好、地腳螺栓長期運(yùn)行松動），以及機(jī)泵氣穴現(xiàn)象等。

　　總之，測振儀與其它檢測儀器配合使用，有利對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。如測振儀與油質(zhì)分析儀、電動機(jī)故障檢測儀、對中儀等儀器配合使用，能更準(zhǔn)確地判斷設(shè)備的運(yùn)行情況。

摘要：分析了目前電廠風(fēng)機(jī)葉輪常用防磨技術(shù)的特點(diǎn)和存在的問題。根據(jù)幾種常用耐磨材料和氧化鋁陶瓷的磨損試驗(yàn)以及高強(qiáng)韌性膠粘劑在各種溫度下的力學(xué)性能測試結(jié)果，結(jié)合風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況，對陶瓷耐磨葉輪的可靠性作了分析，闡述了其主要特點(diǎn)，并展示了優(yōu)異的運(yùn)行業(yè)績。
關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；磨損；陶瓷葉輪

1. 葉輪常用防磨技術(shù)的特點(diǎn)和問題

1·1 葉輪常用防磨技術(shù)的特點(diǎn)

為了延長風(fēng)機(jī)服役周期，降低發(fā)電成本，國內(nèi)的燃煤電廠對排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)葉輪幾乎無一例外地要實(shí)施防磨處理。目前仍在采用，且具有一定效果的可分為熱態(tài)和冷態(tài)兩種防磨技術(shù)。實(shí)踐證明，僅就葉輪的防磨效果而言，前者優(yōu)于后者。電廠風(fēng)機(jī)葉輪常用防磨技術(shù)的分類和特點(diǎn)見表電廠風(fēng)機(jī)葉輪常用防磨技術(shù)的分類和特點(diǎn)

1.2 熱態(tài)防磨技術(shù)存在的主要問題

1·2·1 裂紋傾向大

在對剛性或規(guī)格大的整體葉輪進(jìn)行較大范圍的堆焊和噴焊防磨處理時，因熱輸入量大，工件受熱不均所形成的熱應(yīng)力，會誘發(fā)葉輪上的承載焊縫產(chǎn)生裂紋；在高強(qiáng)度、低韌性的堆焊耐磨焊道和焊層上必有裂紋產(chǎn)生；在防磨工藝不當(dāng)時，堆焊耐磨焊道上的裂紋極易向葉輪的母材中擴(kuò)展；經(jīng)多元共滲的護(hù)板，其周邊近縫區(qū)因滲入元素的污染及硬度值偏高，很不容易清理干凈。該區(qū)域打磨得過淺或過窄，護(hù)板組合焊接時難免出現(xiàn)裂紋。打磨得過深或過寬，又將影響到防磨效果。

1·2·2 變形無法控制

剛性或規(guī)格小的整體葉輪在進(jìn)行熱態(tài)防磨處理時，無論采用對稱施焊，剛性固定等工藝措施，均不能有效地控制葉輪的變形。而葉輪的尺寸及葉片的型線得不到保證，將對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行帶來不利影響。

1·3 冷態(tài)防磨技術(shù)存在的主要問題

1·3·1 防磨效果有限

粘涂技術(shù)、火焰噴涂和電弧噴涂僅適應(yīng)于引風(fēng)機(jī)葉輪，但其效果不佳；高速電弧噴涂引風(fēng)機(jī)葉輪的效果有限；噴涂工藝應(yīng)用在排粉風(fēng)機(jī)葉輪上幾乎沒有成功的實(shí)例。

1·3·2 耐磨保護(hù)層不牢固

粘涂耐磨層和鑲嵌陶瓷,因其物理性能、結(jié)合強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)形式的限制,當(dāng)葉輪在一定溫度下高速旋轉(zhuǎn)時,易脫落和發(fā)生崩裂。

2. 陶瓷耐磨葉輪的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 MD-Ⅲ航空級高強(qiáng)韌性膠粘劑簡介

氧化鋁陶瓷是已發(fā)現(xiàn)的最硬的無機(jī)化合物之一，具有一般金屬耐磨材料難以比擬的抗磨損性能。顯然，只要通過一種可靠的冷方法，將超耐磨的氧化鋁陶瓷復(fù)合連接在風(fēng)機(jī)葉輪上，便可完全克服葉輪由常用防磨技術(shù)處理后所導(dǎo)致的裂紋、變形、耐磨效果不理想和耐磨層不牢固這幾種弊端。

目前燃煤電廠在煤粉管道和彎頭、煤粉分離器錐體等靜止部件和設(shè)備上，采用粘接氧化鋁陶瓷元件進(jìn)行防磨處理已經(jīng)比較普遍。而把耐磨性優(yōu)異的氧化鋁陶瓷應(yīng)用在承受交變動載荷、有一定溫度、線速度大和可靠性要求高的風(fēng)機(jī)葉輪上，雖早就有所嘗試，但成功的范例很少。要在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪上牢固地粘接氧化鋁陶瓷元件，絕非是一項(xiàng)簡單的技術(shù)。利用自蔓延高溫合成技術(shù)、拱形原理、陶瓷橡膠復(fù)合工藝和焊接等方法，將氧化鋁陶瓷與葉輪上的平、弧面進(jìn)行大面積復(fù)合連接，即不現(xiàn)實(shí)、不可靠亦不經(jīng)濟(jì)。其實(shí)在二十多年前國外的一些公司，便采用粘接技術(shù)將工程陶瓷十分成功地運(yùn)用到了電廠風(fēng)漆葉輪上。由經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)可知，氧化鋁陶瓷的耐磨性決定葉輪的使用壽命，而膠粘劑的強(qiáng)韌性則決定了葉輪運(yùn)行的可靠性。因此高強(qiáng)韌性膠粘劑是粘接型陶瓷耐磨葉輪關(guān)鍵技術(shù)中的核心內(nèi)容。

根據(jù)電廠風(fēng)機(jī)葉輪的工況條件，現(xiàn)場施工環(huán)境的要求，MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑對鋼和陶瓷都應(yīng)有優(yōu)良的粘接性，工藝性和觸變性；可在室溫下固化；具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和韌性；具有較高的耐熱性和耐老化性；完全能在風(fēng)機(jī)正常的工況和溫度條件下長期可靠地工作。

在MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的研制中，以鞏固其拉伸強(qiáng)度和拉伸剪切強(qiáng)度為基礎(chǔ)，摒棄傳統(tǒng)的增韌改性材料，通過組織變量系列試驗(yàn)，選用能參與固化反應(yīng)、相容性好、含有新型活化韌性因子的增韌劑，使膠粘劑的分子結(jié)構(gòu)中不但包含有增韌效果顯著、耐老化性好的封端基因，而且還包含有許多柔性鏈段來緩解脆硬性。即改善了膠粘劑的沖擊韌性和固化時的內(nèi)應(yīng)力水平，又使其耐熱性（玻璃化溫度Tg）和模量維持不變。

2·2 MD-Ⅲ膠粘劑的靜態(tài)力學(xué)性能曲線

圖1中的兩條實(shí)線曲線，為根據(jù)《膠粘劑對接接頭拉伸強(qiáng)度的測定》（GB/T6329－1996）測出的，在8種不同溫度條件下， MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的拉伸強(qiáng)度，即σb－T曲線。及根據(jù)《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測定方法》（GB7124－86）測出的MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度，既στ－T曲線。圖1中的兩條虛線曲線，為號稱“膠王”的CGJ高強(qiáng)韌性膠粘劑的 σb－T和στ－T曲線。由圖1可見，在溫度為100℃時，MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的拉伸強(qiáng)度σb達(dá)到最高值（48.8MPa），而在室溫至120℃范圍內(nèi), σb值波動不大。MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度στ，在室溫至170℃的范圍，是隨著溫度的升高亦呈緩慢上升的趨勢，當(dāng)溫度為170℃左右時，其στ值高達(dá)35.4MPa。而CGJ膠粘劑雖然在室溫條件下，它的στ值略低于MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑，而它的σb值卻比MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑還高出3.3Mpa。但隨著溫度的升高，CGJ 膠粘劑的σb、στ值均發(fā)生急劇下降，在溫度達(dá)到150℃時，與室溫條件下比較，其στ值下降了67.7％，而σb值的下降幅度達(dá)到了84%。

2·3 MD-Ⅲ膠粘劑的動態(tài)力學(xué)性能曲線

參照《膠粘劑剪切沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)方法》（GB/T6328－1999），粘接10mm×10mm×55mm的對接接頭試樣（不帶缺口），采用特制的擺錘，在9種不同溫度條件下，使試樣在沖擊彎曲狀態(tài)發(fā)生折斷。圖2為沖擊韌性值－溫度曲線（αk-T曲線）。圖2顯示，在溫度為室溫至125℃左右范圍，CGJ膠粘劑的沖擊韌性值αk均比MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的αk值高。但當(dāng)溫度升高到150℃時，CGJ膠粘劑的脆性驟然增大，其αk值降幅達(dá)到了72.7%。當(dāng)溫度為170℃時，其αk值接近于零。而MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑在室溫至200℃范圍，始終處于“增韌”的勢頭，其增幅達(dá)到17.4％。即使溫度升高到了250℃，其αk值仍然保持在57KJ/m2的水平。

3. 陶瓷耐磨葉輪的可靠性

3·1 陶瓷耐磨葉輪的可靠性分析

離心式風(fēng)機(jī)葉輪的板式葉片，多為其徑向尺寸大于軸向尺寸的圓弧窄葉片形式。在對葉片進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度計(jì)算時，可將整片葉片視為承受均布載荷的梁。當(dāng)葉輪以角速度ω=πn/30高速轉(zhuǎn)動時，在葉輪最大半徑上的葉片工作面出口處，粘接的陶瓷元件受到了最大離心力P的作用，另還主要受到膠粘劑抵抗拉伸剪切破壞時的最大力P1，及氣固兩相流壓應(yīng)力等作用。顯然只有保證P1>P時，葉片上的陶瓷元件才不會發(fā)生脫落。此時這個最大的離心力P=ω2 n2ρsδRmax/900(N)，式中：n—葉輪轉(zhuǎn)速，r/min；ρ－陶瓷元件的體積密度，Kg/m3；δ－陶瓷元件的厚度，m；S－陶瓷元件被粘接面的面積，m2；Rmax－葉輪中心至葉片出口處的最大半徑，m�？紤]到現(xiàn)場大面積粘接施工條件和葉輪工作溫度等因素的影響，為安全穩(wěn)妥起見，只將在實(shí)驗(yàn)室條件下測定的膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度στ值的一半代入計(jì)算，即P1=Sστ/2，并引入安全系數(shù)K=P1/P，則有K=450στ/π2n2ρδRmax

在正常工況下排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的工作溫度為70℃和150℃左右。常用陶瓷元件的厚度δ=1.5mm，其體積密度ρ=3.7g/cm3。以粘接了氧化鋁陶瓷元件至今已投入2年7個月和3年9個月運(yùn)行的兩種風(fēng)機(jī)葉輪為例，通過安全系數(shù)的計(jì)算和實(shí)際業(yè)績的驗(yàn)證，MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑確有很高的粘接安全系數(shù)。只要風(fēng)機(jī)工作溫度不突破該膠粘劑最高工作溫度的限制（Tmax≤175℃），施工質(zhì)量和陶瓷元件質(zhì)量達(dá)到一定的技術(shù)條件，則粘接型陶瓷耐磨葉輪就完全可以滿足電廠風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的要求。兩種粘接型陶瓷耐磨葉輪安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表2。

2 兩種風(fēng)機(jī)葉輪安全系數(shù)的計(jì)算結(jié)果

依照陶瓷耐磨葉輪須安全可靠運(yùn)行的最基本原則，如果說DM-Ⅲ膠粘劑所具有的足夠高的強(qiáng)度指標(biāo)是防止陶瓷元件脫落的首要條件的話，那么如何減少和彌補(bǔ)陶瓷元件與金屬材料的線膨脹系數(shù)差異較大，在溫度變化時兩者間產(chǎn)生的相對位移量給耐磨保護(hù)層帶來的不利影響，則是陶瓷與金屬復(fù)合連接技術(shù)中必須解決的重要課題。

由于物體受熱膨脹其長度的增加正比于物體的原始長度和溫度變化值Δ T ，已知在20℃-300℃范圍，氧化鋁陶瓷（Al2O3 95%）和Q345鋼的線膨脹系數(shù)分別為×10-6℃-1和10.99×10-6℃-1，一般在正常工況下，排粉風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)葉輪的工作溫度不超過100℃和150℃，α、ΔT視為常數(shù)，因此陶瓷元件的設(shè)計(jì)尺寸便直接決定了其受熱后所增加的位移量ΔL。顯然盡可能縮小陶瓷元件的尺寸，將更有利于控制ΔL的大小。因氧化鋁陶瓷優(yōu)異的耐磨性能，陶瓷元件的厚度一般設(shè)計(jì)為1-2mm即可�？紤]制作、施工諸多因素及實(shí)踐證明：風(fēng)機(jī)葉輪通用型陶瓷元件的最佳量化單元是10mm×10mm×1.5mm。即使風(fēng)機(jī)有150℃的溫度變化，這個最小陶瓷單元與葉片金屬間的相對位移量也僅為6.6μm。因陶瓷元件、膠粘劑和金屬之間為柔性連接，MD-Ⅲ膠粘劑的αk值在20℃-200℃內(nèi)是隨溫度的升高而增加，對于6.6μm極其微小的位移量，通過高韌性的膠層便可以吸收。而陶瓷元件周邊存在微量縫隙，對溫度變化時所產(chǎn)生的位移或應(yīng)力起到了削弱和阻隔作用，卻不會影響其防磨的效果（這與水電站為防止磨蝕對過流部件表面質(zhì)量的要求截然不同）。

4 陶瓷耐磨葉輪的特點(diǎn)

4·1 運(yùn)行安全可靠

因MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的固化一般在室溫條件下即可。有時為了縮短固化時間或?yàn)榱烁纳普辰有阅埽�其加熱固化�?br>

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