化工專用蝸輪減速器在純堿工業中的應用

吳紅濤，呂曉芳

（河南泉舜流體控制科技有限公司，河南 鄭州 450001）

1 聯堿廠結晶、碳化系統工況特點及現用閥門執行器存在的問題

聯堿廠結晶系統、碳化系統的主要設備有母液槽、真空濾堿機、聯堿稠厚器等設備，而經過母液槽、真空濾堿機、聯堿稠厚器的母液中主要含有NH4Cl以及NaCl、（NH4）2CO3、NH4HCO3、CaCO3等鹽類的混合溶液，該溶液具有一個共性，就是均為強電解質，比較有利于電化學腐蝕的進行。在生產實際中，由于介質的流速、濃度、溫度、壓力等條件的影響，腐蝕和結疤比較嚴重，目前該工況使用的部分回轉型閥門主要有球閥、偏心球閥、蝶閥等，所配執行器多為碳鋼材質的蝸輪減速器。該執行器的特點是使用周期短，容易造成閥門開啟、關閉困難，甚至卡死無法使用。

2 問題分析及解決方案

純堿生產中，閥門的蝸輪執行器在使用過程中，由于環境中含有腐蝕性氣體NH3，使得執行器外觀甚至內部零部件腐蝕情況比較普遍，一般使用一段時間后，執行器內腔的潤滑脂很快失效，直接造成執行器中腔零部件生銹，蝸輪蝸桿嚙合轉動時，由于沒有了潤滑作用嚙合摩擦力很大，執行器啟閉就不再靈活，甚至出現卡死的情況，最終造成執行器殼體扳裂，嚴重影響了閥門的啟閉及生產過程。

實際使用過程中，常常出現執行器手輪掰斷、執行器殼體開裂現象，這些都和執行器蝸輪蝸桿生銹、潤滑油脂失效，執行器操作力矩增大等因素有關。

結合化工廠介質特點及工況需要，我公司聯合執行器廠家開發了化工專用蝸輪減速器，該執行器不僅增加殼體的密封性，又將關鍵零配件，更換為耐腐蝕材料，在有配合要求的前后軸承部位，增加機械滾動設計，解決以往單依靠潤滑油提高滾動效率的情況，殼體采用耐酸堿防腐涂料涂層，特別采用耐酸堿專用潤滑脂，該潤滑脂具有在以上各種酸、堿、鹽、腐蝕氣體、強氧化劑工藝介質中不溶解不揮發等優點，在－40～＋300℃均可使用。優異的密封性、粘附性和化學安定性，使其在介質接觸的機械設備、軸承、管路接頭、閥門的潤滑、密封與防護中廣泛應用，對工作環境要求耐酸、耐堿的工況十分有效。

我廠聯合執行器廠家開發的化工專用蝸輪減速器采用新的密封結構、耐腐材料、耐酸堿專用潤滑油脂等多重方法，解決閥門執行器開關不靈活、卡死等現象，進而大大提高了閥門的使用壽命。

3 化工專用蝸輪減速器設計特點及性能規范

化工專用蝸輪減速器是我廠在借鑒普通蝸輪減速器的基礎上，結合我國純堿裝置生產實踐，并充分考慮純堿各工藝介質特性，開發、研制的專用產品。經過不斷探索和經驗積累，形成了我廠化工專用蝸輪減速器的設計、制造的完整體系。

3.1 原結構特點

原蝸輪減速器結構主要有鑄鐵HT200箱體、球鐵QT500蝸輪、45＃蝸桿、HT200箱蓋、Q235指示盤等零部件組成。

圖1 原蝸輪減速器結構

3.2 改進后結構特點

1）耐腐不銹鋼蝸輪、蝸桿：針對純堿特殊的工況，該系列化工專用蝸輪減速器采用耐腐蝕不銹鋼蝸輪、蝸桿，解決了原來蝸輪蝸桿生銹卡死的情況，極大提高蝸輪蝸桿在惡劣工況下的使用壽命。同時采用計算機三維立體造型，優化結構設計，對蝸桿出口連接處作增設密封圈，形成防止環境中的腐蝕氣體進入減速器箱體的第一道屏障，并涂抹耐酸堿專用潤滑脂，使得蝸輪減速器在酸堿工況條件保持良好的密封，有效延長蝸輪減速器的使用壽命。

圖2 化工專用蝸輪減速器結構

2）蝸桿、蝸輪軸肩處增設4處滾動軸承：使得蝸輪蝸桿轉動更加靈活，從而減少了減速器的操作力矩，采用鎳基粉末冶金材料使得軸承的耐磨性能大大提高，特別是在純堿行業腐蝕性工況條件下提高了減速器的使用壽命。

3）潤滑系統采用耐酸堿專用潤滑油脂：一是內腔填滿耐酸堿專用油脂能大大提高箱體內部的密封性能，減緩減速器內部零部件的腐蝕程度；二是耐酸堿專用油脂的使用大大提高了嚙合機構之間的潤滑性能，即使環境中的腐蝕氣體進入減速器箱體，耐酸堿專用油脂潤滑性能依然良好，即形成防止腐蝕氣體進入減速器箱體第二道屏障。

4）減速器外表面噴涂防腐油漆：噴漆采用無機富鋅防腐底漆加防腐面漆的噴涂方式，漆膜厚度比原普通型減速器厚2倍，保證達到在純堿工況下長期使用的目的，并且具有良好的密封性能。

3.3 性能規范

適用閥門公稱通徑：DN50～1600

適用閥門公稱壓力：PN0.6～4.0MPa

輸出扭矩：200～140000N·m

適用溫度：－40～300℃

適用介質：碳化塔AⅡ及中和水進液口、AⅡ泵及中和水泵進出口、氨鹽水隔離、氨堿泵進出口，氨鹽水、堿液、碳化尾氣、濾過母液管線等工作壓力PN0.6～4.0MPa、工作溫度－40～300℃的各種槽底、槽壁、罐底位置的角行程閥門。

3.4 使用維護

在純堿工業生產實際中，由于介質的流速、濃度、溫度、壓力等條件的影響，腐蝕和結疤情況不可避免，除了改進閥門執行器的耐腐蝕性能，閥門在使用維護中也要注意，建議在腐蝕、結疤工位的閥門至少每周開關一次，發現啟閉不靈活時及時維修，防止閥門啟閉困難、卡死、執行器扳裂現象的發生。

4 效果分析

化工專用蝸輪減速器是河南泉舜流體控制科技有限公司針對化工苛刻工況聯合執行器廠家研發的專用系列閥門執行器，具有良好的耐腐蝕性能，執行器設計多點創新，性能領先國內同行業水平。經過在河南金山化工有限責任公司一年多的試用，目前仍在正常使用中，而且啟閉靈活、沒有出現執行器手輪掰斷、執行器殼體開裂現象。

化工專用蝸輪減速器在河南金山化工有限責任公司的成功試用，再次證明滿足用戶實際需要是我公司的經營之道。

［1］ 沈陽閥門研究所.閥門設計［M］.沈陽：沈陽閥門研究所，1976

［2］ 朱良和.純堿企業閥門使用情況小結［J］.純堿工業，2006，（2）：45

［3］ 徐灝.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，1999