阮建軍 朱愛云 劉 燕

(金川鎳鈷研究設(shè)計(jì)院， 甘肅 金昌 737100)

球形氫氧化鎳生產(chǎn)中提高磁控管使用壽命的實(shí)踐

阮建軍 朱愛云 劉 燕

(金川鎳鈷研究設(shè)計(jì)院， 甘肅 金昌 737100)

球形氫氧化鎳生產(chǎn)中影響磁控管使用壽命的主要因素是輸送帶布料厚度、收塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、物料干燥方式及磁控管工作電壓。通過將布料器改進(jìn)為特殊的耙式結(jié)構(gòu)、改造收塵風(fēng)管布置結(jié)構(gòu)、加裝壓散裝置及更換變壓器等措施，磁控管使用壽命得到有效延長，并且提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，減少了磁控管能耗。

磁控管； 使用壽命； 物料厚度； 出料溫度； 工作電壓； 收塵管道

0 前言

球形氫氧化鎳(以下簡稱球鎳)項(xiàng)目投入生產(chǎn)以來，干燥設(shè)備利用率低，不能滿足生產(chǎn)需求。在后期項(xiàng)目中選用隧道式微波干燥機(jī)做為干燥設(shè)備，使物料的各項(xiàng)物理指標(biāo)、化學(xué)成分、電化學(xué)性能得到有效控制。但該干燥設(shè)備主器件磁控管損壞率高，使用壽命短，維修頻繁，不僅增加了生產(chǎn)成本、能耗，降低了球鎳產(chǎn)量，而且還大大增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

為降低備品備件費(fèi)用，增加效益，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，針對(duì)磁控管使用壽命短這一現(xiàn)象，進(jìn)行了分析研究并進(jìn)行了設(shè)備改造，取得了一定成效。

1 磁控管使用壽命現(xiàn)狀

設(shè)備改造前磁控管每月?lián)p壞25～38個(gè)，平均使用壽命僅為1 535 h。對(duì)某些磁控管使用壽命進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見表1。

表1 磁控管使用壽命統(tǒng)計(jì)表 單位：h

2 影響磁控管使用壽命的因素

2.1 輸送帶布料厚度不均

微波干燥機(jī)共有11級(jí)箱體，每級(jí)箱體內(nèi)共有6個(gè)磁控管，因此該設(shè)備共有66個(gè)磁控管。當(dāng)設(shè)備檢測到輸送帶上有物料時(shí)就會(huì)啟動(dòng)磁控管工作電路，讓磁控管投入工作。如果輸送帶出現(xiàn)斷料或布料不均勻時(shí)，工作中的磁控管會(huì)由于熱量散發(fā)不出而燒壞。

由于離心機(jī)分離后的球鎳含水約9%～12%，此時(shí)物料粘度大，布料器在下料管內(nèi)料位較高時(shí)，常出現(xiàn)“架空”斷料和壓力過大導(dǎo)致輸送帶停轉(zhuǎn)的問題。設(shè)備維護(hù)人員于2013年3月10～18日對(duì)傳送帶進(jìn)行了現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)輸送帶停轉(zhuǎn)率為90%，因此，輸送帶布料不均勻是影響磁控管使用壽命的因素之一。

2.2 收塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

設(shè)備運(yùn)行過程中，在其前段干燥時(shí)，濕氣不能及時(shí)排出，有時(shí)在加熱箱體內(nèi)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，小水滴聚集在磁控管底部破壞了電氣絕緣，對(duì)磁控管及其電氣線路的安全運(yùn)行造成影響；另一方面由于干燥后的部分物料飛揚(yáng)，不能及時(shí)進(jìn)入收塵管道，落到電氣線路盤及磁控管周圍，由于球鎳顆粒具有一定的導(dǎo)電能力，破壞了電氣線路的電流平衡，增加通過磁控管的電流，使其使用壽命受到威脅。

通過對(duì)2013年1～3月的設(shè)備運(yùn)行記錄進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)收塵管道每月堵塞達(dá)3～5次，不僅耽誤了生產(chǎn)，而且縮短了磁控管的使用壽命。

2.3 物料干燥方式

隧道式微波干燥設(shè)備是一種靜態(tài)干燥設(shè)備，在整個(gè)干燥過程中，物料不會(huì)產(chǎn)生翻動(dòng)等效應(yīng)，有利于保持物料的形態(tài)結(jié)構(gòu)。在球鎳微波干燥試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，球鎳經(jīng)微波干燥后與進(jìn)口處的形狀保持一致，但因其表面容易散熱，導(dǎo)致干燥后的物料內(nèi)、外存在明顯的溫度梯度，在物料的塊狀中心溫度最高，部分會(huì)有輕微的“燒煳”現(xiàn)象，這是因?yàn)楹蜴嚬腆w粘度較大導(dǎo)致受熱后表面結(jié)殼，其內(nèi)部水分難以透過表面硬殼向外擴(kuò)散從而不利于中心散熱，給烘干帶來一定難度，使得磁控管不停在“啟動(dòng)”與“停止”之間轉(zhuǎn)換，影響了磁控管的使用壽命。

2.4 磁控管工作電壓

磁控管由管芯和磁鋼(或電磁鐵)組成。管芯包括陽極、陰極、能量輸出器和磁路系統(tǒng)等四部分。磁控管的陰極即電子的發(fā)射體,又是相互作用空間的一個(gè)組成部分。陰極的性能對(duì)管子的工作特性和壽命影響極大，被視為整個(gè)管子的心臟。磁控管工作時(shí)陰極接負(fù)電壓，如果加在磁控管兩端的工作電壓過高，會(huì)導(dǎo)致電子回轟而使陽極過熱并致使其燒壞，因此要盡量減小陰極電流以延長使用壽命。在損壞的磁控管里，經(jīng)過測量有1/3屬陽極燒壞問題，故電壓過高是降低磁控管使用壽命的又一因素。

3 改造措施

針對(duì)設(shè)備存在的以上問題，車間相關(guān)人員經(jīng)過分析討論，最終對(duì)設(shè)備進(jìn)行了如下改造。

3.1 采用特殊布料裝置

為了杜絕設(shè)備輸送帶出現(xiàn)“架空”斷料或停轉(zhuǎn)問題，將布料器改進(jìn)為特殊的耙式結(jié)構(gòu)，保證均勻進(jìn)、出料，使傳送帶上物料厚度為4～8 mm。該措施杜絕了物料出現(xiàn)大量堆積或斷料并且實(shí)現(xiàn)了布料速度與傳輸帶的運(yùn)行速度聯(lián)動(dòng)可調(diào)。

該裝置既避免了由于傳送帶停轉(zhuǎn)造成生產(chǎn)被動(dòng)的局面，又能穩(wěn)定控制物料厚度，防止斷料燒壞磁控管，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 布料裝置結(jié)構(gòu)示意圖

措施實(shí)施后對(duì)輸送帶上的物料厚度進(jìn)行了現(xiàn)場測試，結(jié)果如圖2所示。從圖2看出，改造后解決了傳送帶物料不均勻造成磁控管使用壽命縮短的問題。

3.2 改造風(fēng)管布置

針對(duì)設(shè)備收塵系統(tǒng)存在的問題，將設(shè)備的排濕、排熱風(fēng)管在第四級(jí)分開，使用兩臺(tái)排風(fēng)機(jī)來分別完成排濕、排熱和收塵功能。設(shè)備的前段是物料水分蒸發(fā)和排濕的主要部位，應(yīng)盡量加大排風(fēng)量，將蒸發(fā)出的濕氣及時(shí)排出，并采用盡可能低的負(fù)壓干燥，以降低水的汽化溫度，加快干燥速度；在設(shè)備的后段，因物料的水分大部分已蒸發(fā)，無需太大的排風(fēng)量，故采用較低風(fēng)量的排風(fēng)機(jī)，以保證后部加熱箱體在微負(fù)壓狀態(tài)下工作，從而使風(fēng)管用于排熱和收集產(chǎn)品細(xì)粉，這樣一方面可減少物料的飛揚(yáng)損失，另一方面可以改善設(shè)備現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境。該風(fēng)管布置如圖3所示。

圖2 改造前后傳送帶物料厚度對(duì)照?qǐng)D

圖3 改造后的風(fēng)管布置示意圖

改造后收塵管道每月僅清理一次，而改造前平均每月清理4次。

3.3 加裝壓散裝置

經(jīng)過分析研究，在隧道式微波干燥設(shè)備加熱箱的適當(dāng)位置加裝了縱橫交錯(cuò)的兩級(jí)壓散裝置(如圖4所示)，使靜態(tài)的微波干燥設(shè)備具有了部分動(dòng)態(tài)干燥設(shè)備的特點(diǎn)。壓散裝置破壞了球鎳固體在干燥過程中形成的“硬殼”， 使物料在干燥過程中破碎成粉末狀，明顯降低了內(nèi)、外溫度梯度，既利于散熱從而使物料干燥在較低溫度下進(jìn)行，又使水分可以更快擴(kuò)散到表面而縮短了干燥時(shí)間，滿足了球鎳的干燥工藝要求并降低了能源消耗，提高了磁控管工作的穩(wěn)定性。改造前后出料溫度現(xiàn)場檢測結(jié)果如圖5所示。

3.4 更換變壓器

針對(duì)磁控管供電電壓及電流過高問題，決定更換磁控管主電路中的變壓器，降低加在磁控管兩端的工作電壓，減小通過它的電流從而降低了磁控管的工作功率，減小了相同時(shí)間內(nèi)磁控管的發(fā)熱量，有利于保護(hù)磁控管。

圖4 兩級(jí)壓散裝置示意圖

經(jīng)過市場調(diào)研更換變壓器為低壓端輸出電壓為3.5 V，高壓端電壓不變，因此磁控管的工作電壓從4.2 V降至3.5 V，通過的電流從11 A降至8 A。根據(jù)焦耳定律得出，在相同時(shí)間內(nèi)磁控管工作產(chǎn)生的熱量僅為改造前的0.53，對(duì)磁控管起到了有效的保護(hù)作用。

4 改造效果

4.1 提高磁控管使用壽命

設(shè)備改造完成后，對(duì)磁控管使用壽命進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見表2。

圖5 改造前后出料溫度對(duì)比圖

表2 改造后磁控管使用壽命統(tǒng)計(jì)表 單位：h

從表2可以看出磁控管的使用壽命從改造前的1 535 h提高至1 890 h，效果顯著，解決了磁控管使用壽命短的問題。

改造后微波設(shè)備磁控管使用壽命延長了355 h，設(shè)備共有磁控管66個(gè)，每天工作20 h，每月按30 d計(jì)，磁控管每年共工作時(shí)間475 200 h；改造前磁控管壽命1 535 h，每年需更換磁控管310個(gè)，改造后磁控管壽命1 890 h，每年需更換磁控管252個(gè)，改造后每年可節(jié)約磁控管58個(gè)，磁控管價(jià)格按800元/個(gè)計(jì)算，年節(jié)約磁控管費(fèi)用4.64萬元。

4.2 降低磁控管電耗

更換變壓器后，有效降低了磁控管電壓電流，每年節(jié)約用電量=2.1×66×20×30×12=998 kW·h，每年可節(jié)約電費(fèi)1 497元。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

本次設(shè)備改造中，更換66個(gè)磁控管控制變壓器，總計(jì)費(fèi)用16 500元，布料裝置改進(jìn)費(fèi)用2 500元，收塵裝置及壓散裝置改進(jìn)費(fèi)用6 000元，總計(jì)25 000元，當(dāng)年就可以在磁控管的費(fèi)用中節(jié)約出來。

5 結(jié)束語

在球鎳生產(chǎn)中，經(jīng)過對(duì)布料裝置、收塵裝置、壓散裝置以及磁控裝置的整體改進(jìn)，大大提高了微波干燥效率。布料厚度的有效控制，使磁控管可以高效工作，保證了物料連續(xù)干燥出料，解決了中途停車處理物料板結(jié)和干燥不徹底需調(diào)整等問題。收塵風(fēng)管的清理工作也由原來的平均每月4次下降到每月1次，節(jié)省了人力。磁控管使用壽命的延長，更好的提高了設(shè)備的利用率，降低了設(shè)備的檢修維護(hù)時(shí)間，為高效生產(chǎn)提供了保障。

[1] 張恩虬．磁控管基本問題的解釋[J]．科學(xué)通報(bào)，1975(7).

[2] 王麗．微波磁控管工作原理[J]．微波設(shè)備元器件，2007.

[3] 陳渝，齊悅國,等．延長直線加速器磁控管使用壽命的方法[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2004,25．

[4] 徐成海,等．真空干燥[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004．

Practice of Improving Magnetron Service Life for Spherical Nickel Hydroxide Production

RUAN Jian-jun, ZHU Ai-yun, LIU Yan

Material thickness of conveyor belt, system structure of dust collection, material drying process and magnetron working voltage are the main factors affecting magnetron life in spherical nickel hydroxide production. By improving the distributor with a special rake structure, transforming collecting duct arrangement, retrofitting pressure spreaders and replacing voltage transformer and other measures, the service life of the magnetron is effectively prolonged, the stability of production is improved, and the energy consumption of magnetron is reduced.

magnetron; service life; material thickness; discharge temperature; working voltage; collecting duct

2014-04-12

阮建軍(1968—)，男，浙江臺(tái)州人，大專，工程師，主要從事設(shè)備管理工作。

TF815

B

1008-5122(2014)06-0022-04