回轉圓筒干燥機回轉精度修復與控制

張 博 裴國學

(天華化工機械及自動化研究設計院有限公司)

回轉圓筒干燥機回轉精度修復與控制

張 博 裴國學

(天華化工機械及自動化研究設計院有限公司)

介紹了回轉圓筒干燥機滾圈更換時修復回轉精度和控制設備整體同心度的方法，并根據(jù)實際情況進行了數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)分析、方案論證，實現(xiàn)了對設備整體同心度的良好控制，為設備更換滾圈和控制設備同心度提供參考。

回轉圓筒干燥機 滾圈更換 回轉精度 控制

回轉圓筒干燥機目前已廣泛應用于食品、化工、冶金及建材等行業(yè)，此設備在TA裝置干燥設備中起到了關鍵性的作用。回轉圓筒干燥機是依靠托輪、滾圈等傳動系統(tǒng)旋轉的回轉設備，使用到一定年限，滾圈與托輪表面會出現(xiàn)點蝕、剝落現(xiàn)象。鑒于此，天華化工機械及自動化研究設計院有限公司(以下簡稱天華院有限公司)進行了滾圈更換的技術攻關，經過現(xiàn)場調研、數(shù)據(jù)分析和方案論證，最終完成了對回轉圓筒干燥機兩滾圈的更換，并獲得了成功。在回轉圓筒干燥機滾圈更換領域，這是難度最大、精度最高、最成功的案例，為將來行業(yè)內設備維修保護提供了有力的參考依據(jù)。

1 設備簡介

回轉圓筒干燥機的結構示意圖如圖1所示，回轉圓筒干燥機由筒體(包括殼體、蒸汽管、汽室、錘擊器)、進出料螺旋、進出料端密封、加熱系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)(包括電機、減速機、齒輪、托輪、托輪擋輪、滾圈)和潤滑系統(tǒng)組成，可實現(xiàn)7 200h的連續(xù)運轉，可用于含乙烷、甲醇及醋酸等有機揮發(fā)份物料的干燥，具有熱效率高、間接加熱、溶劑易回收的特點，要求設備運行穩(wěn)定、密封性好。

中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)的某臺回轉圓筒干燥機，2005年11月投用，截止更換滾圈已運行8.5年。目前設備進料端與出料端滾圈外圓面出現(xiàn)嚴重點蝕、剝落現(xiàn)象，使設備沖擊和振動加大，影響設備穩(wěn)定運行，若仍然堅持運轉可能對傳動系統(tǒng)造成永久性損傷，造成設備主體同心度下降和進出料端密封性能下降，使物料泄漏，導致產品質量不穩(wěn)定、環(huán)境污染，存在很大的質量和安全風險[1]。

圖1 回轉圓筒干燥機結構示意圖

2 滾圈更換方案的實施與筒體同心度的控制

針對上海石化回轉圓筒干燥機所出現(xiàn)的狀況，基于盡量改動小、投資少的原則，天華院有限公司提出改造方案，決定更換進出料端滾圈和磨損較嚴重的楔形滾圈墊板，保留部位的墊板作原始找正參考基準，并保持原始回轉圓筒干燥機安裝基礎、所有工藝管口方位和定位尺寸不變。

2.1 改造前設備原始數(shù)據(jù)測量并判定運行狀態(tài)

設備圓周共有40個楔形墊板，為了更好地控制筒體，把筒體圓周等分成20份并進行編號(1#～20#)，設備整體做好統(tǒng)一標記，并用百分表測各處的原始跳動值，筒體測量部位示意圖如圖2(圖2由圖1簡化而來)所示，由于J處接管為軟連接，因此不測量J處數(shù)據(jù)。

圖2 筒體測量部位示意圖

設備外形尺寸和機械參數(shù)如下：

筒體內徑φ3.4m

筒體長度 27.7m

傳熱面積 1 250m2

機身轉速 1.0～4.5r/min

主要材料 316L

設備自重 140t

處理能力 52t/h

分析測量數(shù)據(jù)(表1)，出料端滾圈徑向(G處)跳動值接近4.5mm，磨損嚴重。出料端端法蘭處徑向(I處)跳動值為4.1mm，跳動較大。A、B、C、D、E、F、H處數(shù)值良好。進料端與出料端滾圈跳動偏差不同步，且進料端滾圈徑向跳動與出料端滾圈徑向跳動相差近4倍，這直接導致了設備的運轉跳動。

表1 設備筒體各部位原始跳動值

(續(xù)表1)

2.2 方案的確定

根據(jù)設備結構(圖3)和現(xiàn)場條件，決定通過調整楔形墊板來控制設備整體同心度，從而完成更換滾圈。

圖3 設備結構局部示意圖

對于進料端，割外側擋塊，拆舊滾圈，然后用環(huán)規(guī)測筒體楔形墊板處圓度，經測量原始楔形墊板與環(huán)規(guī)內徑貼合率為80%，最大間隙處為1mm，分析知，原始楔形墊板貼合良好，利用原始楔形墊板可基本保證設備運轉的原基準。

對于出料端，由于設備進出料端結構尺寸不同，需改變楔形墊板尺寸來調整設備筒體的同心度。 根據(jù)設備結構尺寸確定新滾圈的尺寸，出料端滾圈內徑比進料端滾圈內徑大90mm。根據(jù)原始楔形墊板的尺寸和新滾圈的尺寸確定新楔形墊板的尺寸，并留有一定余長，新楔形墊板的尺寸示意圖如圖4所示。

由圖4可知，兩種新楔形墊板的最大補償余量均為5.2mm。更換新滾圈時，可依靠楔形墊板的調整來保證設備整體同心度。

a. 進料端

b. 出料端

2.3 初次定位

對于進料端，電弧氣刨割除20塊磨損嚴重的楔形墊板(間隔一塊割一塊)，打磨筒體墊板至光滑，并對割除楔形墊板處的焊縫做PT檢測，確保無裂紋后即可安裝新滾圈。新滾圈安裝后，用4塊新?lián)鯄K點焊于原始楔形墊板上，對新滾圈進行軸向定位，然后用4塊新楔形墊板分別在筒體上下左右對稱方位(2#、12#、7#、17#)對滾圈進行初次定位并打緊，對滾圈進行基本固定。測滾圈內表面與原始楔形墊板的間隙值(表2)。

表2 進料端滾圈初次定位間隙測量值

分析表2數(shù)據(jù)可知，進料端滾圈處筒體2#方位基本為高點，12#方位為低點，兩點偏差為1.1mm，但是該處筒體整體最大偏差為2.4mm，則應進行下一步調整。

對于出料端，電弧氣刨割除20塊磨損嚴重的楔形墊板(間隔一塊割一塊)，打磨筒體墊板至光滑，并對割除楔形墊板處的焊縫做PT檢測，確保無裂紋后即可安裝新滾圈。

新滾圈安裝后，用4塊新?lián)鯄K點焊于原始楔形墊板上，對滾圈進行軸向定位，然后用4塊新楔形墊板分別在筒體上下左右對稱方位(2#、12#、7#、17#)對滾圈進行初次定位并打緊，對滾圈進行基本固定。測滾圈內表面與原始楔形墊板的間隙值(表3)。

表3 出料端滾圈初次定位間隙測量值

分析表3數(shù)據(jù)可知，出料端滾圈處筒體對點方位偏差基本相同，但是該處筒體整體最大偏差為5mm，則應進行下一步的調整。

2.4 一次調整

把筒體復位，重新放在托輪上，測量進出料端滾圈內表面與原始楔形墊板的間隙，并通過新楔形墊板進行調整(由于出料端滾圈處間隙大，調整難度加大，按實際情況需增加8塊新楔形墊板進行調整，編號：1#、3#、5#、8#、10#、14#、16#、19#)，調整到最大偏差小于2mm時，新楔形墊板打緊并點焊在筒體斜墊板上，即對滾圈進行基本固定。最后盤車測進料端進料口的徑向跳動值(表4)、出料端端法蘭的徑向跳動值(表5)和齒圈的徑向跳動值(表6)。

表4 進料端進料口徑向跳動值

表5 出料端端法蘭徑向跳動值

表6 齒圈徑向跳動值

分析表4數(shù)據(jù)可知，進料端進料口處筒體對點偏差最大值為1.00mm，整體最大偏差為1.77mm ，該值在允許范圍內。分析表5數(shù)據(jù)可知，出料端端法蘭處筒體對點偏差最大值為2.84mm，因整體最大偏差為3.19mm，該值偏大，所以需進行二次調整。分析表6數(shù)據(jù)可知，齒圈的最大跳動值為2mm，與原始跳動值一致。

由圖5尺寸可知，調整出料端滾圈對進料端進料口處有一定的影響，要想調整出料端端法蘭處的偏差2.84mm (單邊為1.42mm)，則出料端滾圈處應調整1.07mm，從而使進料端進料口處變動0.30mm，對進料端影響很小。所以只需對出料端滾圈進行二次調整。

圖5 設備滾圈跨距尺寸示意圖

2.5 二次調整

根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析，出料端滾圈10#位置應向20#位置移動1.1mm，所以對已經定位的新楔形墊板做出如圖6所示要求，內圈數(shù)據(jù)為筒體移動距離，外圈數(shù)據(jù)為新楔形墊板進退距離。

圖6 新楔形墊板的移動要求

出料端滾圈處筒體10#位置向20#位置移動1.1mm，其他存在已定位新楔形墊板的位置也會隨之移動相應的距離，通過計算可得出筒體每個方位移動的距離，進而可得出筒體每個方位新楔形墊板進退的距離(圖6)。

按圖6尺寸要求對新楔形墊板進行二次調整，把所有新楔形墊板打緊并點焊在筒體斜墊板上。最后盤車測出料端端法蘭的徑向跳動值(表7)。

表7 出料端端法蘭徑向跳動值

分析表7數(shù)據(jù)可知，出料端端法蘭處筒體對點偏差最大值為1.32mm，整體最大偏差為1.50mm，該值在允許范圍內。綜上，進料端進料口、出料端端法蘭處的跳動值在允許范圍內，則可對進出料端滾圈處的所有新楔形墊板進行研裝。

2.6 研裝新楔形墊板

具體操作時，先研裝其他未定位的新楔形墊板，再研裝已定位的墊板。對于每一個新楔形墊板，用紅丹粉涂抹于其內側面，便于新楔形墊板與筒體墊板之間貼合點的觀察，當貼合率在70%以上且貼合點均布時，可打緊新楔形墊板并點焊。

研裝完畢后，測量進料端進料口的徑向跳動值(表8)、出料端端法蘭的徑向跳動值(表9)和齒圈的徑向跳動值(表10)。

表8 進料端進料口徑向跳動值

表9 出料端端法蘭徑向跳動值

表10 齒圈徑向跳動值

分析表8數(shù)據(jù)可知，進料端進料口處筒體對點偏差最大值為1.34mm，整體最大偏差為1.15mm，該值在允許范圍內。分析表9數(shù)據(jù)可知，出料端端法蘭處筒體對點偏差最大值為1.81mm，整體最大偏差為1.75mm，該值在允許范圍內。分析表10數(shù)據(jù)可知，齒圈的最大跳動值為2.2mm，其與原始跳動值基本一致。

研裝完畢后，進料端進料口、出料端端法蘭、齒圈處的跳動值均在允許范圍內，則應進行下一步對新楔形墊板的焊接。

2.7 新楔形墊板和新?lián)鯄K焊接

為使后續(xù)測量數(shù)據(jù)趨于良好，應確定焊接順序。由表8中的數(shù)據(jù)可知，進料端進料口徑向跳動數(shù)據(jù)較好，符合要求，即可從上部開始焊接。對所有新楔形墊板先整體焊一遍，再整體焊第2遍，依次焊完[2]。

由表9、10中的數(shù)據(jù)可知，齒圈徑向跳動偏差與出料端端法蘭徑向跳動偏差方向一致，修復出料端端法蘭徑向跳動偏差可改善齒圈徑向跳動偏差，即只需要對出料端端法蘭徑向跳動進行修復改善。分析表9中的數(shù)據(jù)，應使筒體向7#～9#位置靠近。將筒體的7#～9#位置轉至下部，對此3處位置的新楔形墊板連續(xù)一次性焊完。其余未焊新楔形墊板在上部開始焊接。最后新?lián)鯄K左右對稱焊接于新楔形墊板上。

焊接完畢后，測量進料端進料口的徑向跳動值(表11)、出料端端法蘭的徑向跳動值(表12)和齒圈的徑向跳動值(表13)。

表11 進料端進料口徑向跳動值

表12 出料端端法蘭徑向跳動值

表13 齒圈徑向跳動值

分析表11數(shù)據(jù)可知，進料端進料口處筒體對點偏差最大值為1.13mm，整體最大偏差為1.40mm，符合要求。分析表12數(shù)據(jù)可知，出料端端法蘭處筒體對點偏差最大值為1.48mm，整體最大偏差為1.48mm，符合要求。分析表13數(shù)據(jù)可知，齒圈的最大跳動值偏差為2mm，其與原始跳動值一致。

3 結束語

這次滾圈更換和設備整體找同心度的工作獲得了圓滿成功，設備能夠平穩(wěn)運行、正常生產作業(yè)，并得到了業(yè)主的高度認可。目前，對于國內一些回轉圓筒干燥機來說，設備的滾圈已到了一定的維修更換周期，不管是國內生產還是國外進口的回轉圓筒干燥機，這種技術對滾圈的更換和設備整體同心度的保證都起到了一定的作用，具有極大的實用價值和廣闊的應用前景，并創(chuàng)造了一定的經濟效益，填補了行業(yè)內的空白。

[1] 于才淵，王寶和，王喜忠.干燥裝置設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[2] 李亞江，劉強，王娟.焊接質量控制與檢驗[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

張博(1988-)，助理工程師，從事化工設備相關工作，thkjzb@163.com。

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0254-6094(2017)02-0228-07

2016-05-09，

2016-12-06)