簡介： 火電廠中使用的主要風機有引風機、排粉機和鼓風機等。其中引風機和排粉機作為電廠的主要輔機之一，因為磨損而嚴重影響其出力并帶來頻繁的更新維修，已成為火力發(fā)電廠鍋爐安全運行的隱患之一。多年來，雖然使用過許多表面強化方法，包括表面堆焊耐磨材料、熱噴涂噴焊、表面涂覆各種高分子涂料、表面淬火等，效果均不十分理想。針對耐磨膠粘劑主要是利用膠粘劑高粘接強度粘接耐磨顆粒材料，由耐磨材料提供抗磨力的特點，考慮利用膠粘劑粘接耐磨陶瓷用于風機葉輪的耐磨防磨。該項技術(shù)先后在幾十臺引、排粉風機葉輪上得到應用，最長使用時間已達到3年以上，取得了較好的經(jīng)濟效益。

　　一、前言火電廠中使用的主要風機有引風機、排粉機和鼓風機等。其中引風機和排粉機作為電廠的主要輔機之一，因為磨損而嚴重影響其出力并帶來頻繁的更新維修，已成為火力發(fā)電廠鍋爐安全運行的隱患之一。多年來，雖然使用過許多表面強化方法，包括表面堆焊耐磨材料、熱噴涂噴焊、表面涂覆各種高分子涂料、表面淬火等，效果均不十分理想。針對耐磨膠粘劑主要是利用膠粘劑高粘接強度粘接耐磨顆粒材料，由耐磨材料提供抗磨力的特點，考慮利用膠粘劑粘接耐磨陶瓷用于風機葉輪的耐磨防磨。該項技術(shù)先后在幾十臺引、排粉風機葉輪上得到應用，最長使用時間已達到3年以上，取得了較好的經(jīng)濟效益。

　　二、陶瓷片用于風機葉輪上的可行性陶瓷片用于風機葉輪上，首先要確保陶瓷有優(yōu)異的耐磨性能，其次要求陶瓷與金屬基體有良好的結(jié)合性能，即膠粘劑有良好的粘貼強度及高溫韌性。

　　針對風機葉輪的使用情況，采用冷壓燒結(jié)氧化鋁陶瓷，經(jīng)實測，其硬度可達到HRA88以上，耐磨性能是高鉻鑄鐵的至少5倍以上，是普通噴焊工藝的10倍以上，因此耐磨性能完全可以滿足一般風機壽命的要求。因為陶瓷的優(yōu)異耐磨性能，一般陶瓷片厚度僅取1.5mm即可。

　　采用自制的膠粘劑，主要性能指標如下：

　　抗拉強度（金屬-金屬）為50MPa（室溫）及20MPa（150℃）；

　　抗剪強度為28MPa（室溫）及8MPa（150℃）。

　　引風機在近180℃高溫、帶硬質(zhì)顆粒的高速沖刷氣流作用下工作，要求膠粘劑必須具備耐高溫性能，同時具有一定的抗剪強度和抗老化性能。陶瓷的熱膨脹系數(shù)只有金屬的一半，因而還需要膠粘劑具有良好的韌性。相對而言，排粉機的轉(zhuǎn)速高達1 500r/min，陶瓷片將受到更大的離心力的作用。

　　經(jīng)計算，在150℃溫度下，當引風機以960r/min轉(zhuǎn)動時，一塊100×100×3（mm）的瓷片受到的離心力為1.13MPa，而此時膠粘劑所能提供的抗剪力為150MPa（150℃），其大小為離心力的132倍�？梢娔z粘劑具有極高的膠粘保險系數(shù)。對于排粉機，膠粘劑提供的粘接力亦將是離心力的100倍以上�？梢姡�膠粘劑的強度具有十分高的可靠性。

　　三、試驗工況首次試驗在大同一電廠5號機上進行。該型風機為雙吸入結(jié)構(gòu)，平板式葉片，具體參數(shù)如下：外徑Φ2 200，介質(zhì)溫度170℃，轉(zhuǎn)速960r/min.雙排葉片共計24片，葉片厚8mm，另用厚為10mm的鋼板作為襯板并用螺栓與葉片聯(lián)接，襯板使用壽命為半年（磨穿）。葉輪中盤厚20mm，使用壽命一年（雙面共磨損12mm）。整體壽命一年，每年更換一次。

　　由于是第一次進行試驗，為保險起見，保留24塊襯板并只在磨損最嚴重的出口半部粘貼陶瓷片，陶瓷塊尺寸為10×10×3（mm），并在自制的烘箱中進行固化。中盤兩側(cè)面部粘貼3mm瓷片，室溫自然固化。

　　風機自1994年5月投運至1995年10月檢測，葉輪輪轂兩側(cè)面陶瓷完好無損，無任何脫落掉塊現(xiàn)象，平均磨損不到0.1mm，按實際運行時間計算，每年最多磨損0.1mm.磨損量為粘瓷片前的1/30.24塊襯板中，運行期間共有3塊襯板上的瓷片脫落，其余完好無損。經(jīng)初步分析，認為瓷片脫落是由于烘干加熱時烘箱中局部超溫（250～300℃）而造成膠層膠化所致。利用中間停爐機會進行修補后繼續(xù)投入運行，再無脫落現(xiàn)象。

　　分析不同部位的陶瓷片磨損情況發(fā)現(xiàn)，在沿氣流流動方向的平面上瓷片磨損平均不到0.1mm，越靠近葉輪外圓，磨損越嚴重，平均磨損0.2mm，明顯比中盤輪轂兩側(cè)處磨損嚴重。這是由于越靠近葉輪的外圓周，氣流流速愈大，因而磨損就愈嚴重。

　　與沿氣流方向相比，在沿氣流垂直方向上的瓷片磨損最為嚴重，最多可達1～3mm.實際上這正符合了陶瓷沖刷機理，即氣流入射角愈大，磨損愈嚴重。而且由于接縫處形成的渦流使得沿接縫處金屬基體磨損最為嚴重，甚至可以把金屬襯板磨穿，使陶瓷完全懸空，造成部分迎風接縫處瓷片脫落。

　　對襯板連同瓷片進行抗拉強度測試，結(jié)果表明，經(jīng)過一年運行后，膠粘劑的剩余抗剪強度仍有10MPa（150℃）。而此時的離心力仍是1.13MPa.按10%年老化率計算，5年后膠粘劑的剩余強度為8.6MPa，仍大大高于離心力。

　　為了進一步試驗膠粘劑的性能，1995年5月又對兩臺同型號引風機進行了粘貼試驗，并且撤掉了襯板而直接粘于葉片上，在迎風邊上采用丁字型瓷片，進一步降低了氣流沖刷底部金屬的可能性。經(jīng)連續(xù)600天的運行后檢查，陶瓷片完好，基體沒有脫落現(xiàn)象，平均磨損不到0.2mm.

　　四、在其它電廠的使用情況1.北京大唐高井電廠：由于該廠的電除塵設備一直不能投運，除塵效率不高，致使引風機葉輪嚴重磨損。表面熱噴焊硬度達HRC60以上的耐磨合金涂層，使用壽命也只有4個月。該型葉輪直徑Φ2 100，雙吸結(jié)構(gòu)共24個葉片。1996年10月，該廠采用陶瓷膠粘技術(shù)，直接在葉片熱噴焊層上粘貼陶瓷片進行防磨處理，經(jīng)過近兩年的運行，磨損不到0.2mm，只是由于直接粘貼在噴焊層上，導致了部分陶瓷片脫落而進行更換。通過這次試驗，該廠又在另外4臺引風機葉輪上粘貼陶瓷片，目前運行已達3年以上，壽命提高近5倍以上。

　　2.鄭州熱電廠：排粉機為前向單吸葉輪，葉輪直徑Φ1 700，共16個葉片。因磨損十分嚴重，長期以來一直使用間隔堆的方法作為耐磨措施，但使用壽命始終只有4個月。1996年在一臺排粉機葉輪上粘貼陶瓷并投入運行，作為對比，同時投入使用的還有兩臺涂抹耐磨陶瓷涂料，一臺堆焊一種新型耐磨焊條。經(jīng)過4個月的運行，檢查發(fā)現(xiàn)，陶瓷片磨損十分輕微，幾乎看不出有任何磨損，特別是在入口處，未粘陶瓷的部位已經(jīng)縮短了近50mm，但堆焊的一臺已經(jīng)磨穿，必須修補才能繼續(xù)運行。而涂抹耐磨陶瓷涂料的一臺亦接近磨穿，必須修補才能繼續(xù)運行。由于粘貼陶瓷的耐磨性能良好，該廠已將全部排粉機葉輪進行了粘貼陶瓷處理，預計使用壽命中可提高6倍以上。

　　3.湛江電廠：排粉機葉輪是成都電力機械廠生產(chǎn)的離心式葉輪，以前采用熱噴涂的方式進行防磨處理，使用壽命只有一年左右，換下的葉輪只能當廢品處理。1996年底該廠在經(jīng)過調(diào)研的前提下，在4臺排粉機葉輪（兩舊兩新）粘貼陶瓷。1997年春天又在7臺風機葉輪（4新3舊）上粘貼陶瓷。在近3年的運行過程中，除了在兩臺舊的風機葉輪上因原基體嚴重磨損（基體表面已不平整）導致有部分陶瓷脫落外，其它葉輪表面陶瓷磨損十分輕微。在1999年10月的大修中，其中4臺因其它原因拆下葉輪，經(jīng)檢查只有一臺上有極少量陶瓷片脫落，其他3臺完好無損。經(jīng)過簡單的修補，預計可以至少再使用3年。幾年來先后為湛江電廠近20臺風機葉輪進行了陶瓷粘貼耐磨處理。

　　經(jīng)過幾十臺風機葉輪的實際運行表明，粘貼陶瓷防磨是一項可靠、有效的措施，只要施工仔細，嚴格按照工藝操作，可以保證陶瓷片不發(fā)生脫落。由于風機葉輪的特殊性，在風機葉輪上的成功應用，也為在其它部位的應用提供了可靠的參考價值，為火力發(fā)電廠提供了另一行之有效的耐磨防磨措施。