攪拌反應(yīng)器軸承結(jié)構(gòu)改進(jìn)

朱輝

摘 要：本文介紹了蘭州石化公司催化劑廠(chǎng)攪拌反應(yīng)器運(yùn)行的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)攪拌反應(yīng)器罐頂軸承易損壞問(wèn)題進(jìn)行研究，分析出導(dǎo)致設(shè)備故障出現(xiàn)的原因，提出了具體改進(jìn)措施，通過(guò)對(duì)設(shè)備的改造，有效地延長(zhǎng)了設(shè)備的使用周期，保證了裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，為企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)器;罐頂軸承;銹蝕;軸

1 故障原因分析

該設(shè)備在攪拌過(guò)程中，物料中的水蒸氣經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入軸承盒內(nèi)，凝結(jié)成水滴，造成軸承銹蝕，同時(shí)造成潤(rùn)滑油乳化或變質(zhì)，失去潤(rùn)滑作用，軸承產(chǎn)生干磨，造成軸承失效。

1.1 軸承銹蝕

該攪拌機(jī)罐頂軸承型號(hào)為30314，為圓錐滾子軸承，水蒸汽進(jìn)入軸承盒后，經(jīng)凝結(jié)后形成水滴，水滴直接進(jìn)入軸承內(nèi)，造成軸承銹蝕。

1.1.1 大氣中相對(duì)濕度的影響

相對(duì)濕度是指在某一溫度下，空氣中的水蒸氣的含量（g）與在該溫度下空氣中所能容納的水蒸氣的最大容量（g）的比值。空氣中相對(duì)濕度的大小是金屬腐蝕的最重要因素，因?yàn)樗绊懡饘俦砻嫠さ男纬珊捅３值臅r(shí)間。天氣越潮濕，大氣中相對(duì)濕度越高，則金屬生銹也越快;當(dāng)相對(duì)濕度增大到一定限度時(shí)，金屬腐蝕的速度突然上升，這個(gè)相對(duì)濕度的數(shù)值稱(chēng)為臨界相對(duì)濕度。而臨界相對(duì)濕度是隨各種金屬的種類(lèi)及其表面狀態(tài)而有所不同的。一般來(lái)說(shuō)，鋼鐵生銹的臨界相對(duì)濕度是75%，空氣中相對(duì)濕度越高，吸附在金屬表面的水膜越易形成并且越厚。水膜厚度與腐蝕速度的關(guān)系圖中區(qū)域，金屬表面上水膜極薄，腐蝕速度很小;區(qū)域、之間，腐蝕速度最大;區(qū)域中，實(shí)際上金屬浸入水中，腐蝕速度并不是最大的。這是因?yàn)樗けr(shí)，氧易透過(guò)水膜，腐蝕速度大，但在水膜超過(guò)一定厚度時(shí)，氧透過(guò)水層到金屬表面速度慢，腐蝕速度因此變慢了。當(dāng)大氣的濕度超過(guò)金屬的臨界濕度時(shí)，金屬就易生銹。

1.1.2 溫度和相對(duì)濕度變化的影響

溫度和相對(duì)濕度變化是影響大氣腐蝕的重要因素。影響著水的蒸發(fā)和凝聚、水膜中氣體和鹽類(lèi)的溶解度、電化學(xué)反應(yīng)的速度等。一般來(lái)說(shuō)，溫度高，金屬腐蝕加快，但是它與相對(duì)濕度的大小及其變化有很大的關(guān)系，只有在高溫又是高濕的條件下，金屬最易生銹。然而高溫不是高濕的情況，金屬是不易生銹的。溫度和相對(duì)濕度同時(shí)對(duì)金屬腐蝕的影響可用下式表示：A=（H-65）×1.054T/10

A-銹蝕率（比較用數(shù)據(jù)）;H-空氣中的相對(duì)濕度（%）;T-表示溫度（℃）。

當(dāng)相對(duì)濕度為65%時(shí)，A= 0;當(dāng)相對(duì)濕度低于65%時(shí)，無(wú)論溫度變化多大，從上式看都不會(huì)引起腐蝕;只有在相對(duì)濕度大于65% ，金屬有腐蝕的情況下，溫度每升高10℃，銹蝕率提高一倍。溫度更大的影響表現(xiàn)在有較大的變化時(shí)，引起金屬表面的凝露，如晝夜溫差大，或氣溫的突然下降，冬季產(chǎn)品由暖室搬到室外，都將引起金屬表面產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，特別是周期地產(chǎn)生凝露，腐蝕最為嚴(yán)重。

1.2 潤(rùn)滑脂失效

由于該罐灌頂軸承在罐內(nèi)，當(dāng)罐內(nèi)液面超過(guò)或接近標(biāo)定液位時(shí)，距離罐頂軸承最小距離為10mm，操作不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生冒灌現(xiàn)象，水蒸氣及物料進(jìn)入潤(rùn)滑脂后，導(dǎo)致潤(rùn)滑脂變質(zhì)，潤(rùn)滑脂變質(zhì)后，粘度會(huì)改變，油膜破穿，潤(rùn)滑脂的分隔功能和附著特性便會(huì)消失，這樣產(chǎn)生的后果，造成鋼球與內(nèi)外滾道直接觸碰，旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生磨損，從而引起噪聲增大，進(jìn)一步造成軸承失效。

2 改進(jìn)措施

2.1 主軸改造

將主軸加長(zhǎng)300mm，使罐內(nèi)水蒸氣和物料與軸承徹底隔離，從而解決軸承失效問(wèn)題。以軸為研究對(duì)象，研究軸的彎曲變形，實(shí)際上是研究軸彎曲時(shí)截面的位移。它的橫截面的位移有兩種，一是軸在變形時(shí)，其各個(gè)橫截面都發(fā)生了繞各自中性軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ稱(chēng)為截面的轉(zhuǎn)角。由于不同的截面有不同的轉(zhuǎn)角，因而才使軸由直變彎。二是軸在變形時(shí)，它的各個(gè)橫截面的形心出現(xiàn)了不同程度的位移，由于軸的變形很小，所以截面形心的位移可用該點(diǎn)的橫向位移來(lái)代替，這就是軸產(chǎn)生的撓度。撓度產(chǎn)生的直接影響是：①軸承載荷加大，致使損壞;②軸在彎曲變形時(shí)，出現(xiàn)運(yùn)行跳動(dòng)，造成軸承破壞，甚至是對(duì)輪、減速機(jī)破壞;③軸彎曲磨損機(jī)體外殼，使得外殼壽命過(guò)程縮短。根據(jù)攪拌軸的形式，建立繞曲線(xiàn)方程：

y=-qx/24EI（l3-2lx2+x3）

解得軸的最大撓度：

ymax=5ql4/384EI，θA=ql3/24EI，θB=ql3/24EI。

改造前：

l=3.4 ymax=5q（3.4）4/384EI

θA=q（3.4）3/24EI，θB=q（3.4）3/24EI。

改造后：

l=3.7ymax1=5q（3.7）4/384EI。

所以：

ymax=ymax1= 5q（3.7）4/384EI

θA=q（3.7）3/24EI，θB=q（3.7）3/24EI。

由此得出，改造后的撓度大約是改前后的1.4倍，轉(zhuǎn)角大約是改造前的1.3倍，變化不大，對(duì)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)影響很小。

2.2 軸承盒改造

將罐頂軸承移出，安裝至罐頂以上，重新加工軸承盒;制作減速機(jī)過(guò)渡框架，在罐頂加裝盤(pán)根箱。

3 改造后的效果

通過(guò)改造，設(shè)備的檢修周期由原來(lái)2月檢修1次縮短到6月1次，有效的降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。該設(shè)備按改造方案改造完成后，設(shè)備運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期效果，我們今后將此方案應(yīng)用到其他具有同樣缺陷的催化劑攪拌器上，以滿(mǎn)足設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行。