耐磨陶瓷在电厂引风机及排粉机上的应用

耐磨陶瓷在电厂引排风机上的应用

Application of Engineering Ceramics on I & D Fans in Power Plant

李清建  朱文琪  沈贵山

（电力部电力建设研究所，北京市，102401） （大同第一热电厂，大同市，037039）

【摘要】利用胶粘剂将耐磨陶瓷粘贴于风机叶轮上，经过2年多的实际运行表明，在170℃工况下，风机叶轮的使用寿命提高5倍以上。

【关键词】  陶瓷  耐磨  风机

由于引、排风机叶轮的磨损而严重影响其出力并带来频繁的更新维修,已成为火力发电厂锅炉安全运行的隐忠之一。针对耐磨胶粘剂主要是利用胶粘剂高粘接强度粘接耐磨颗粒材料,由耐磨材料提供抗磨能力的特点,考虑利用胶粘剂粘接片状耐磨材料,相当于将耐磨胶粘剂中的耐磨材料如陶瓷全部置于胶粘剂的工作表面,以充分发挥耐磨材料的抗磨性能特点,笔者利用耐高温高强度胶粘剂将耐磨陶瓷贴于引风机叶片上以提高其耐磨性,取得了成功。

1. 试验条件

试验在大同一电厂5号机上进行。该型风机为双进双出结构,叶片为直根式,具体参数如下:外径电200mm,介质温度 170 ℃,转速 960r/ min.

双排叶片共计24片,片厚8mm,另用厚为10mm 的钢板作为衬板并用螺栓与叶片连按,村板使用寿命为半年(磨穿)。中盘厚20mm,使用寿命1年(双面共磨损12mmn)。整体寿命1年,每年更换。

2 .粘接强度校核

引风机在近 200 ℃高说、带硬质颗粒的高速冲刷气流作用下工作,要求股粘剂必须具备耐高温性能,同时具有一定的抗叫强度。自配股粘剂的抗拉强度(金屈-金属)为50MPe(室温)及30MPa(150 ℃);抗剪强度为 20 MP:(室温)及10 MPa(150 'C)。

经计算,在150℃温度下,当引风机以 960r/min 转动时,1块100 mmX100 mm X3 mm的瓷片受到的向心力为1.109kN，而此时胶粘剂所能提供的抗剪力为147.15 kN(150℃)，其大小为向心力的 132 倍,具有极高的保险系数。

3.陶瓷片物理机械性能

陶瓷片采用 Al0;粉末冷压烧结成型,厚约3mm,硬度 HRC(69~70),耐磨性为高铬铸铁的(6~8)倍,碳钢的 50 倍以上。

4. 粘贴工艺

按要求首先将金属表面打磨干净,见金属光泽,并用 3%偶联剂酒精溶液处理金属表面,然后根据粘贴工艺用胶粘剂将陶瓷片粘贴于风机叶轮的磨损表面。第1次粘贴时在中盘两侧面全部粘贴3mm 瓷片,室温自然固化。24 块衬板只粘靠近出口端的半部,面积约为 300 mmx200mm,瓷片与金属衬板之间加入玻璃纤维作为增韧层并在自制的烘箱中保温(150℃x2h)

5. 试验结果及分析

自1994年5月投运至1995年10月份第1次检测,发现叶轮轮毂两侧面陶瓷完好无损，无任何脱落掉块现象,平均磨损不到0.1mm,按实际运行时间计算,每年最多磨损0.1mm。磨损量为粘瓷片前的 1/30。24 块衬板中,运行初期共有3块衬板上的瓷片全部脱落,而其余则基本完好。经初步分析,瓷片脱落是由于烘千加热时烘箱中局部超温[(250~300)℃]造成胶层老化所致。经紧急修补后继续投入使用,未再发生任何脱落现象。在2个轮毂侧面,没有任何瓷片脱落,保持完好。

分析不同部位的陶瓷片磨损情况发现，在沿气流流动方向的平面上瓷片磨损平均不到0.1mm,越靠近叶轮外缘,磨损越严重,平均磨损0.2mm,明显比中盘轮毂两侧处磨损严重，这是由于越靠近叶轮的外缘,气流流速愈大,因而磨损愈严重。

与沿气流方向相比,在沿气流垂直方向上的瓷片磨损最为严重,最多可达(1~3)mm。实际上这正符合陶瓷冲刷机理,即气流入射角愈大,损愈严重。而且由于接缝处形成的涡流使得繹叮帙懵护纮仓接糾鄺炷須喉焯蜥缝处金属基本磨损最为严重，甚至可以把金属価衬板磨穿,使陶瓷完全悬空,造成部分迎风接缝处瓷片脱落。

对衬板连同瓷片进行抗拉强度测试,结果表明,经过1年运行后,胶粘剂的剩余抗剪强度仍有10MPa(150℃)。而此时的向心力仍是1.109kN。按10%年老化率计算,5年后胶粘剂的剩余强度为8.6MPa,仍大大高于向心力。为了进一步试验胶粘剂的性能，1995年i月又对2台同型号引风机进行了粘贴试验，并且撤掉了衬板而直接粘于叶片上，并且在迎风边上采用丁字型瓷片,进一步降低了气流冲刷底部金属的可能性。经连续700d的运行后检查,陶瓷片完好,基体没有脱落现象,平均损不到 0.2 mm。

如果在迎风边采用U型瓷片并加大垂自于气流方向上瓷片尺寸,同时确保瓷片与瓷片之间过渡无缝隙,则可以更好地解决瓷片易于脱落的问题。

6.结论

耐磨陶瓷具有优异的耐磨性能,利用胶粘技术将其粘贴在风机叶轮的磨损部位,可以大大提高其耐磨寿命,平均寿命可以提高5倍以上，是一项十分有效而安全的耐防磨新工艺，值得在电力行业大力推广。