蒸汽煅燒爐振動的原因分析與解決措施

孟慶健,代善樂,宋和平,程世增

(青島堿業股份有限公司,山東 青島 266043)

蒸汽煅燒爐振動的原因分析與解決措施

孟慶健,代善樂,宋和平,程世增

(青島堿業股份有限公司,山東 青島 266043)

主要分析了蒸汽煅燒爐振動的原因,并針對這些原因提出了消除煅燒爐運行過程中振動的措施。

蒸汽煅燒爐;滾圈;托輪;振動

1 問題的提出

我公司在用φ2500×27000外返堿蒸汽煅燒爐,存在著運轉過程中振動相當嚴重的問題。其中代表之一是1#煅燒爐:2004年大修前由于振動造成爐尾托輪底座斷裂,被迫停車大修。代表之二是3#煅燒爐:2003年初大修后投入運行初期,爐體運行平穩,但運行約半年左右,爐體開始產生振動,爐尾進汽軸開始擺動,嚴重時擺動量超過10mm,以至于造成爐尾進汽管線三通處經常斷裂漏氣。另外3#煅燒爐自1985年投用至2007年,每次大修后只能正常運行約半年,半年后爐體就開始產生振動,且逐漸加劇。振動曾造成傳動底座多次開裂,不能正常運行。因此3#煅燒爐安裝以后一直不能做主力煅燒爐運行,只能作短期替補使用。代表之三是6#煅燒爐:大修前爐體振動相當嚴重,由于爐體的振動帶動基礎振動,造成6#煅燒爐基礎周圍地面下陷較大,造成100mm縫隙。另外,其他5臺煅燒爐也存在著不同程度的振動?？傊?煅燒爐的振動問題,已嚴重影響我公司的正常生產。

2 煅燒爐振動原因分析

2.1 煅燒爐托輪在設計結構上存在不足

2006年前我公司在用煅燒爐,托輪采用的都是內置軸承式結構。如圖1所示。

根據化工部《設備維護檢修規程》中的規定,煅燒爐大修期為72～96個月。而我公司煅燒爐托輪一般在0.5～1年的時間,就因為托輪軸承的損壞而更換。由于托輪更換頻繁,造成同一臺煅燒爐上使用的4個托輪,其外徑尺寸不能保持一致。同時化工部《設備維護檢修規程》中還規定:“當兩個托輪直徑不同時,要根據托輪直徑的大小,經計算合理調整托輪軸承座的位置,同時在托輪軸承座下加合適的墊片,以保持托輪中心與爐體中心連線與鉛直線之間夾角(32°)不變?！边@種做法從理論上是正確的,但在實際實施中很難做到。因為安裝時,托輪的位置出現微小偏差是難免的,也就是說無法保證托輪中心與爐體中心連線與鉛直線之間夾角(32°)不變。角度的微小變化會造成爐體中心線產生徑向偏移,運行過程中,產生徑向擺動。另外,內置軸承式結構托輪,自我向心調節余量較小,不能彌補實際安裝過程中存在的累積誤差,從而更加加劇煅燒爐的振動。

圖1 內置軸承式托輪

2.2 煅燒爐在安裝過程中的不規范

2007年10月3#煅燒爐大修時,發現托輪鋼底座下的墊鐵安裝很不規范,底座下的水泥基礎不水平,南低北高,且鋼筋外露。托輪鋼底座下的墊鐵直接壓在鋼筋上,墊鐵水泥基礎面不平,即墊鐵與水泥基礎面不完全接觸,且墊鐵組安裝不規范,總高度與數量超出規范要求。其底座安裝得不規范,就必然造成托輪鋼底座不牢,容易產生松動,從而造成煅燒爐振動。

2.3 煅燒爐長期運行,主要部件變形磨損

我公司煅燒爐均已使用20年以上,由于其滾圈是靠爐體上的座圈,通過錐圈緊固固定。而爐體上的座圈均存在著不同程度的變形,即存在不圓度,或者局部凹凸變形較大,不更換爐體就無法處理,從而造成錐圈與滾圈之間的尺寸差異,這樣就要求緊固滾圈的18對錐圈厚度不同。在大修時發現,以前采用的辦法是:加2mm厚的平墊板,有的甚至加2塊平墊板,也就是4mm厚,調整錐圈與滾圈之間的尺寸差異,因為平墊板是夾在滾圈與錐圈之間,沒有任何固定。因此容易產生松動,造成錐圈固定不牢固、松動,使滾圈移位,同時容易使滾圈產生變形,造成滾圈橢圓和爐體不同心,而引起煅燒爐爐體振動。

2.4 傳動部分大齒圈備件質量差

我公司在用煅燒爐大齒圈為2瓣組合式結構,其中1#、3#、4#、5#煅燒爐大修時,大齒圈備件都存在不同程度的應力變形,在安裝時造成大齒圈對口處存在1mm左右的間隙,使大齒圈與主傳動小齒輪嚙合不好,在大齒圈對口處存在嚙合沖擊碰撞,造成煅燒爐振動。

3 消除煅燒爐振動的措施

3.1 托輪結構由內置軸承式改為外置軸承式

公司在用的托輪是內置軸承式結構,托輪的寬度只有550mm,托輪軸的長度是1350mm。因此煅燒爐在運行過程中,如出現煅燒爐爐體的軸心線和托輪的軸心線不平行的情況時(這種現象在煅燒爐運行過程中,是不可避免的。),就會作用在軸承上一個扭力,由于該托輪采用是7352單列圓錐磙子軸承,分布在550mm厚度的托輪轂兩端,兩個軸承的間距只有150mm,無調心作用,也就是說由于扭力的作用,軸承的滾珠對其保持架就會產生一個破壞的摩擦力,從而形成軸承的不良運轉狀態,造成軸承磨損或保持架破碎而損壞。這就是公司在用托輪在結構上的致命缺陷。

鑒于以上所述情況,我們對全國同行業使用的煅燒爐托輪,作了全面的調查,并對其他兄弟單位使用的外置軸承式結構托輪,如圖2所示,進行了仔細的調查分析和研究,認為外置軸承結構的托輪,比內置軸承結構的托輪結構優化很多,外置軸承結構的托輪是軸與托輪相對固定,軸承設在托輪軸兩端,相對中心距是1044mm,比較長,軸承選用(3053256或29244)推力調心磙子軸承,如出現煅燒爐爐體的軸心線和托輪的軸心線不平行的情況時,軸承本身具有調心作用,使軸承總能處在一個良好的運轉狀態,所以不易損壞。而且我們也了解到,其他兄弟單位使用的外置軸承結構的托輪,運行周期最短的也在3年以上,有的甚至用了7、8年不出現問題。另外內置軸承式結構的托輪,現場無法更換軸承,必須將整個托輪更換,而外置軸承結構的托輪,檢修時不需要更換托輪,現場更換軸承即可。由于這種結構的托輪在使用過程中,同一臺煅燒爐4個托輪保持不變,其磨損程度相同,托輪的外徑尺寸保持一致,保證爐體中心線不產生徑向偏移,從而使煅燒爐運行過程中,爐體中心不產生徑向擺動,大大提高了煅燒爐運轉的穩定性。

圖2 外置軸承式托輪

2006年4#煅燒爐、2007年3#煅燒爐、2009年6#煅燒爐大修,4個托輪全部改為外置軸承式結構的新托輪。

3.2 按規范要求安裝托輪鋼底座

鑒于3#煅燒爐托輪基礎的實際情況,在更換了4個外置軸承結構的新托輪基礎上,又將托輪底座拆下,水泥基礎重新找好標高和水平,灌漿夯實,保證墊鐵“一平兩斜”且保證墊鐵與水泥基礎面接觸良好。嚴格按規范要求安裝托輪底座,從而在安裝質量上保證煅燒爐能正常運行。

3.3 采用新工裝,制作新錐圈

在滾圈安裝時,測量出滾圈和座圈之間的具體尺寸,根據錐圈的斜度,制作工裝,對每塊錐圈,加工成不同厚度,嚴禁加平墊板調整錐圈厚度的做法。嚴格按化工部《設備維護檢修規程》中規定,安裝錐圈。保證錐圈與座圈、滾圈的接觸面積與緊固強度,從而能彌補座圈變形,保證煅燒爐長周期運行。

3.4 嚴格備件質量

煅燒爐大齒圈必須嚴格把住備件質量關,選擇較好制造單位,要求制造單位嚴格做好大齒圈備件的時效處理,避免制造加工過程中和制造加工后的變形,大齒圈對口處必須嚴密結合,不允許大齒圈對口處存在間隙。消除大齒圈對口處與主傳動小齒輪存在嚙合沖擊碰撞,保證煅燒爐運行平穩。

4 使用效果

3#、4#、6#煅燒爐的大修,嚴格按以上所述措施處理,運轉相當平穩,爐尾進汽軸無擺動,符合化工部《設備維護檢修規程》中規定要求。經過對煅燒爐的大修改造,找到了煅燒爐振動的根源,并采取了相應的措施,解決了困擾我公司多年的煅燒爐運轉過程中振動的問題,同時也解決了煅燒爐爐頭密封的漏堿問題,改善了煅燒車間的工作環境,大大提高了煅燒爐運轉的穩定性和運行周期,從而提高了煅燒爐的出力率,為公司純堿生產的穩產高產作出了貢獻。

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1005-8370(2011)05-15-03

2011-07-01

孟慶健(1976—),于1999年畢業于青島化工學院化工設備與機械專業,大學本科、工程師。現任青島堿業股份有限公司煅燒車間設備主任。