改造底軸承，延長(zhǎng)攪拌器的運(yùn)行周期

王立峰，楊文廣，蘇家軍，劉煜

(中石油獨(dú)山子石化公司設(shè)備檢修公司，新疆 獨(dú)山子 833699)

攪拌器適用于各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應(yīng)過程，廣泛應(yīng)用于合成材料、合成纖維、合成橡膠等化工行業(yè)，主要用作化學(xué)反應(yīng)器和生物反應(yīng)器，此外，還可以用于混合、分散、結(jié)晶、萃取、溶解，吸收或者解吸、傳熱、傳質(zhì)等，是化工行業(yè)中最常見的重要機(jī)械設(shè)備之一。目前，國(guó)內(nèi)化工行業(yè)使用的攪拌器，根據(jù)底軸承處于容器的位置關(guān)系可以分為：底部軸承外置式攪拌器和底部軸承內(nèi)置式攪拌器。外置式攪拌器，主要用于固體物料的混合，外部軸承可使用通用脂潤(rùn)滑軸承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命基本能夠達(dá)到各部件的使用壽命，改進(jìn)的經(jīng)濟(jì)效果不大。內(nèi)置式攪拌器，底部軸承處于容器內(nèi)，工作環(huán)境處于介質(zhì)浸潤(rùn)的環(huán)境中，對(duì)軸承的材質(zhì)、軸承配合件結(jié)構(gòu)的要求較高，并且目前廠家配置的原始軸承的使用壽命是1個(gè)月，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到攪拌器的壽命周期，具有很大的改進(jìn)空間，以此為課題，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)價(jià)值。

1 內(nèi)置式攪拌器

內(nèi)置式攪拌器由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、密封裝置、反應(yīng)釜、轉(zhuǎn)子（包括軸、槳葉、軸套），底部定位部分以及附屬水沖洗等7部分組成。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中轉(zhuǎn)子是攪拌器中最重要的部件，也是直接與化工物料接觸的攪拌器部件。包括軸、軸承以及與軸相連接的槳葉。在工作中，最容易損壞的就是密封和軸承，其中，尤以攪拌器的底軸承最易損壞。因?yàn)閿嚢杵鞯撞枯S承處于介質(zhì)浸潤(rùn)的環(huán)境中進(jìn)行工作，如圖2，所以不能采取傳統(tǒng)的油脂潤(rùn)滑或者油潤(rùn)滑；也正是因?yàn)閿嚢杵鞯墓ぷ鳝h(huán)境，處于介質(zhì)浸潤(rùn)環(huán)境中，軸承工作就要受到介質(zhì)以及介質(zhì)中含有的雜質(zhì)成分的影響；由于化工介質(zhì)多為高溫高壓或者腐蝕性較強(qiáng)，對(duì)軸承材質(zhì)的要求較高。基于以上3點(diǎn)難題，攪拌器底軸承的材質(zhì)、潤(rùn)滑方式、結(jié)構(gòu)的選擇就與普通軸承區(qū)別開來。目前，化工用攪拌器供貨廠家提供的攪拌器底部軸承材料為尼龍，廠家給定使用壽命為一個(gè)月。而化工用攪拌釜、反應(yīng)器等容器的使用范圍廣，使用時(shí)間長(zhǎng)，由于內(nèi)置物料的緣故，檢修不方便。底部軸承如圖3，目前1個(gè)月的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足裝置生產(chǎn)的需求，必須進(jìn)行改進(jìn)。

2 設(shè)備的原結(jié)構(gòu)分析

圖2 攪拌釜頂部配合圖

內(nèi)置式攪拌器的原本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4所示，底部軸承通過過盈配合在間作軸承座和軸的支座上，然后通過螺栓與固定底部支撐座相連接。廠家原始結(jié)構(gòu)中，底部支撐座與攪拌釜之間用螺栓連接。上部由1個(gè)用螺栓安裝在軸上的銅質(zhì)套與軸承配合。如此，便完成了定子和轉(zhuǎn)子的配合。廠家初始軸承材料為尼龍，硬度小于金屬，所以可以代替軸套磨損，從而保護(hù)軸套、軸，保證設(shè)備持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。軸承座為半空心結(jié)構(gòu)，可以通過下部的1個(gè)進(jìn)水管孔進(jìn)水，從而起到?jīng)_洗和降溫的作用。

圖3 底部軸承配合結(jié)構(gòu)圖

這種結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上，本來十分適合內(nèi)置式攪拌器。但是尼龍與軸套配合，如果處于高溫情況下，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)磨損，進(jìn)而造成軸晃動(dòng)，加速軸承的磨損，并且損壞機(jī)械密封和軸。按照廠家的原設(shè)計(jì)，攪拌器的使用壽命僅僅為1個(gè)月，滿足不了裝置安全運(yùn)行周期的要求。設(shè)備頻繁停工檢修，不僅增添了檢修勞動(dòng)量，浪費(fèi)了巨大的人力物力資源，同時(shí)也給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和商機(jī)的損失。所以，對(duì)于該類設(shè)備軸承配合的改造已經(jīng)迫在眉睫。

圖4 內(nèi)置式攪拌器廠家原來的底部軸承結(jié)構(gòu)圖

3 設(shè)備故障分析與改進(jìn)

通過對(duì)原來攪拌器的檢修內(nèi)容做了一個(gè)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)如下表1。

表1 故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

數(shù)據(jù)處理后，可以支撐如下故障面積圖。

圖5 故障面積圖

通過對(duì)圖5的分析，底部軸瓦損壞是主要問題。通過對(duì)原廠攪拌器底部軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們可以得出，造成底部軸承磨損過快的原因如下。

（1）軸承材質(zhì)不良，耐磨性差，導(dǎo)致磨損過快。

（2）軸承配合位置水冷卻和沖洗系統(tǒng)不良，造成底部軸承和軸套的溫度升高，而隨著溫度升高，尼龍的耐磨性變差，導(dǎo)致軸承過快磨損。

（3）軸承和軸承座的配合松動(dòng)，導(dǎo)致軸承內(nèi)圈和軸承座的軸頸發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致軸承磨損加快。

（4）軸套和軸承配合不良，導(dǎo)致不均勻的徑向力作用在軸承上，造成軸承受到持續(xù)沖擊力而造成疲勞斷裂損壞。

通過對(duì)以往檢修中出現(xiàn)的問題進(jìn)行匯總，發(fā)現(xiàn)軸套與軸承配合完好，可以排除配合不良的問題。

我們通過調(diào)研和討論，對(duì)底部軸承配合做了以下3個(gè)方面的改進(jìn)。

（1）在軸承座頂部開了1個(gè)通孔，讓沖洗水可以通過這個(gè)孔，對(duì)軸承和軸套進(jìn)行沖洗，順便降低軸承溫度和軸套溫度。

（2）在軸承座底部加工了1個(gè)通孔，通孔上半部分是1個(gè)銷孔，下半部分加工成螺紋，通過與它配合的帶螺紋的銷子配合，可以有效防止軸承相對(duì)軸承座的轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生熱量，從而導(dǎo)致軸承磨損的速度加快和軸承座的磨損。

（3）對(duì)軸承的材料進(jìn)行了改進(jìn)，在原廠尼龍材料的基礎(chǔ)上，添加了石墨，用尼龍?zhí)砑邮馁|(zhì)，大大增加了軸承的耐磨性能，同時(shí)又能有效保護(hù)軸和軸套不被磨損。

圖6 改進(jìn)后底部軸承結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

改造自2010年開始，現(xiàn)在已經(jīng)完成了該裝置4條生產(chǎn)線所有攪拌器底部軸承的改造。改造前，檢修頻次為每月1次，改造后，檢修頻次為6個(gè)月1次。攪拌器底部軸承改造如圖6，對(duì)于企業(yè)具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于橡膠行業(yè)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行具有十分巨大的作用。