TH型斗式提升机链钩断裂故障原因分析及改造措施

Cause Analysis and Improvement Measures of Chain Hook Fracture Failure of TH Type Bucket Elevator

白保生 Baosheng BAI , 陈虹 Hong CHEN

云南云天化红磷化工有限公司云南开远 661600 Yunnan Yuntianhua Honglin Chemical Co., Ltd., Kaiyuan, Yunnan 661600, China

摘要：

针对TH型斗式提升机实际应用过程中存在链钩易断裂的问题，分析了链钩的受力情况及失效形式，采取在链钩与料斗安装位置(链钩开口方向)增加1块加强板，拧紧锁紧螺母，沿螺母圆周将加强板焊接固定等措施，使链钩形成永久性闭环状态。改造措施实施后，有效解决了TH型斗式提升机链钩频繁断裂的问题，降低了设备检修成本，保障了生产装置的持续安全稳定运行。

关键词：

链钩; 斗式提升机; 加强板; 交变应力; 疲劳破坏;

Abstract：

In connection with the problem that the chain hook is easy to break during the actual application of the TH type bucket elevator, the force condition and failure mode of the chain hook are analyzed, and some improvement measures are taken, including adding a reinforcing plate at the chain hook and the hopper installation position (the opening direction of the chain hook), tightening the lock nut and welding the reinforcing plate along the circumference of the nut to make the chain hook form a permanent closed loop state. After the implementation of the reform measures, the problem of frequent fracture of the chain hooks of the TH type bucket elevator is effectively solved, the equipment maintenance cost is reduced, and the continuous, safe and stable operation of the production unit is ensured.

Keyword：

chain hook; bucket elevator; reinforcing plate; alternating stress; fatigue failure;

斗式提升机为垂直输送设备，种类较多，但其工作程序均为料斗把物料从底部储槽中舀起，随着输送带或链条提升至顶部，绕过顶轮后向下翻转，料斗将物料倾入接收槽内。斗式提升机具有结构简单、占地面积小、输送效率高、操作维护方便等优点，在化工、矿山、冶炼等各行业已得到广泛应用。常用的斗式提升机主要分为TD、D、HL、TH、NE型等系列，以云南云天化红磷化工有限公司(以下简称云南红磷化工公司)使用较为普遍的TH型斗式提升机为例，虽然设备在输送颗粒、粉状固体物料等方面具有工作效率较高、工作性能优良及操作维护方便等优点，但其链钩断裂故障频繁发生，常影响设备的持续安全稳定运行。斗式提升机的链钩断裂后若发现不及时，会造成链条、料斗整体掉落，抢修工作比较困难，容易造成较大的经济损失。云南红磷化工公司180 kt/a磷酸铵装置返料斗式提升机的型号为TH400型，据统计，新换的链钩使用2个月后即开始出现断裂现象，因此每天都要安排人员巡检斗式提升机。虽然采取反复更换链钩材质、调整淬火工艺等措施，但均未从根本上解决问题，链钩的断裂已成为影响装置长周期运行的重要因素之一。

1 链钩受力分析与失效形式

链钩是斗式提升机提升链与料斗的连接件，同时也是提升链上的承载环，其设计尺寸见图 1。

图 1

链钩设计尺寸

链钩工作时承受循环荷载作用，且随提升高度增加其所承受的荷载逐步递增，见图 2和图 3。

图 2

链钩受力示意

图 3

斗式提升机运行示意

圆环链与链钩组成受力部件，在斗提机上下链轮间循环运行^[1]，链钩处于下链轮B点时受力最小；链钩刚接触上链轮A点时，链钩与链轮产生冲击，受力最大。受力部件长期在上下垂直拉应力交替变化、链钩与链轮的冲击力等外力的影响下，链钩的薄弱部位易发生脆性断裂破坏，如图 4所示。当拉应力(f)大于链钩材料的疲劳极限时，应力集中区域就发生疲劳断裂。理论上链钩与料斗依靠螺母拧紧装配后，链钩的开口就形成闭环，消除了链钩因受交变应力的影响而发生的破坏。但在实际运行过程中，往往存在许多突发因素的影响，如锁紧螺母松脱、料斗与链钩配合螺栓孔磨损变大等，都会造成链钩处于开环或半开环状态，导致链钩应力集中区域的应力增大，使用寿命缩短。

图 4

链钩断裂部位

2 改造措施

(1) 改造思路

采用一定的技术加固链钩，使链钩始终处于闭环状态，避免链钩受力薄弱环节因应力增大而发生疲劳破坏^[1]。

(2) 改造方式

在链钩与料斗安装位置(链钩开口方向)增设1块加强板，以TH400型斗式提升机为例，加强板材质采用普通碳素钢Q235B，板厚6~8 mm，长、宽以适于安装为宜，锁紧螺母拧紧后，沿螺母圆周与加强板焊接固定，使链钩形成永久性闭环状态。因螺母是与加强板焊接，对链钩产生的热应力很小，可以忽略不计。改造前后链钩与料斗的连接如图 5和图 6所示。

图 5

改造前链钩与料斗的连接

图 6

改造后链钩与料斗的连接

改造后，链钩形成与圆环链一样的闭环状态，不因上下垂直拉应力交替变化、生产负荷波动、料斗配合螺栓孔磨损而产生受力不均匀的破坏。采用上述改造措施后，云南红磷化工公司180 kt/a磷酸铵装置的TH型斗式提升机链钩经2年多的连续运行，未发生断裂事故。

3 结语

云南红磷化工公司对TH斗式提升机链钩实施改造以来，有效延长了TH型斗式提升机的使用寿命，不但降低了设备检修成本，而且有利于装置的持续安全稳定运行。

ckwx 参考文献

张广民, 王东文, 景涛.斗式提升机[M].西安:西北工业大学出版社, 2015.