大型熱潔爐上下料系統創新解決方案分析

吳成武 ,韓景偉 ,韓鐵利

（1.中國石油集團濟柴動力有限公司再制造分公司；2.渤海裝備巨龍鋼管有限公司，河北 青縣 062658）

我公司是中國石油天然氣集團的發動機再制造基地，主要從事石油鉆井、固定式發電等非道路用中大功率柴油發動機的再制造生產。由于此類發動機設計安全冗余度大、產品設計壽命一般都可以保證多個再制造周期的正常使用。因此各鉆井公司會按照維保周期要求，定期將舊機通過集團內部的逆向物流體系送至我公司進行再制造處理后循環使用。由于此類發動機零部件回用次數多、運行時間長，在再制造過程中必須要經過完整的清洗、探傷、檢測、修復、加工、評定等工藝流程處理，最終滿足原件設計尺寸精度和性能指標后才能繼續使用。

1 熱潔爐設備簡介

在整個再制造工藝流程中，對發動機零件進行高標準的清洗處理，充分去除表層附著的油泥、積碳、油漆、殘膠等各種污染物非常重要。只有露處金屬基體表面，才能保證零部件表面缺陷得到準確檢測、才能消除污染物對增材修復質量的干擾。為此，我公司根據自身產品特點，研發出一種專用大型熱潔爐設備。該設備通過熱裂解工藝方式清除工件表面污染物，其主體部分包括燃燒器和主、副2 個爐體，其中用于裝載熱裂解零件的主爐體內腔進深4m，高度4.5m，進料門寬度3m。爐內底部安裝有燃氣加溫裝置。

發動機拆解零件通過設備一端的水平對開進料門進入主爐內，表面附著的污染物在爐內高溫缺氧環境下發生熱裂解，生成的有害氣體進入副爐內進行高溫無害化處理，工件表面只剩下一些極易清除的粉末狀無機物。設備外觀如下圖1 所示。

圖1 熱潔爐外觀

2 原上下料方式的缺點

該大型熱潔爐原來采用的上下料方式主要是叉車直接托舉零件進出碼垛。上料時，操作工人駕駛叉車將待處理舊件從下向上、從內向外逐層逐列的碼放在爐腔內；下料時，按相反順序再用叉車將零件逐層逐列的取出。

但在生產應用中，該上下料方式存諸多缺點：（1）由于爐體內空間所限，叉車貨叉升降及車體進出過程極易與爐體碰撞發生危險。

（2）叉車提升工件時與爐體頂部必須要留出足夠空間，才能避免工件向上碼放時叉車擋貨架與爐頂發生撞擊，但這樣會導致爐體內無法有效利用的閑置空間增大，無法充分利用爐內空間加大單爐處理容量.

（3）叉車取、放疊摞在一起的大型發動機零部件時，操作難度大，稍有偏差就會導致叉車的貨叉將零部件頂落，對爐體和相鄰零部件造成碰撞破壞。

（4）下料操作時，爐體內溫度經常在50℃以上，而且光線不足，工人操作環境非常惡劣。

由于以上缺點的存在，原來的上下料方式使得熱潔爐在進行發動機機體、罩殼、缸蓋等大型精密零部件上下料過程中存在大量安全隱患，操作也非常復雜、低效，給生產應用帶來諸多不便。

3 新型上、下料設備解決方案

為了解決原有上下料方式對爐內空間利用率低、操作繁復、安全性差等問題，我們研發出一種自主知識產權的新型上下料設備。

3.1 主要結構組成

這種與大型發動機零部件熱潔爐配套使用的上下料設備系統主要組件包括：鋼筋砼基座、熱潔爐本體、發動機零部件移動機構、電氣控制系統、爐內承重柱、地面固定組件。其中，發動機零部件移動機構為1 臺電動輸送車。地面固定組件是由鋼軌通過數個地腳固定螺栓連接固定于鋼筋砼基座所組成，鋼軌的一端穿延伸至熱潔爐本體的爐腔內，另一端鋪設在爐體外，鋼軌為并列式雙軌。在鋼軌上分別裝設有電氣控制系統、電動輸送車機構和運輸車后退接近開關、運輸車前進接近開關。6個承重柱安裝在熱潔爐本體的爐腔底面，用于承載發動機零件和支托架的重量。上下料設備主要結構形式如圖1、2、3 所示。

圖2 上、下料系統側視圖

圖3 上、下料系統俯視圖

圖4 上料狀態示意圖

附圖中各標號對應零件：1 微型液壓站；2 運輸車車體；3 拖鏈；4 固定螺栓；5 鋼筋砼基座；6 導軌；7 電氣控制柜；8 爐內承重柱；9 發動機零部件支托架；10 升降油缸；11 定位盤；12 左側機械限位器；13 右側機械限位器；14 控制臺；15 減速機；16 主動鏈輪；17 鏈條；18 從動鏈輪；19 電動機；20 負重輪；21 運輸車后退接近開關；22 運輸車前進接近開關；23 熱裂解爐本體；24發動機零部件。

該上、下料系統主要包括以下幾個功能模塊：

（1）軌道組件：鋼軌貫穿于熱潔爐爐體內外，端部還分別安裝有左側機械限位器、右側機械限位器，用于防止接近開關失控狀態時發生超程撞擊相鄰設備和裂解爐內壁的事故。運輸車后退接近開關和前進接近開關安裝軌道端部外側和車體側面，分別控制運輸車車體在爐外的后退極限位置和爐內的前進極限位置。

（2）電氣控制系統：包括控制臺、電氣控制柜、線路拖鏈，控制臺由電信號線連接電氣控制柜，電氣控制柜分別由電信號線連接并控制起安全限位作用的運輸車后退接近開關、運輸車前進接近開關、電動輸送車動力機構和拖鏈。電氣控制柜固定在位于上下料爐門另一端的鋼筋砼基座上。

（3）電動輸送車機構：包括運輸車車體、微型液壓站、電動機、減速機、升降油缸、定位盤、發動機零部件支托架、負重輪。運輸車車體底部裝有驅動輪配合連接鋼軌。運輸車車體上安裝有微型液壓站、控制臺、電動機、減速機、升降油缸和負重輪。電動機所連的減速機通過傳動機構連接并驅動負重輪。六個升降油缸的液壓活塞在液壓站驅動下可實現同步升降動作。

定位盤安裝在發動機零部件支托架底部，發動機零部件支托架配合連接爐內承重柱。微型液壓站、電動機分別由電信號線連接電氣控制柜。在負重輪的作用下，運輸車車體實現沿導軌前進、后退運動。該電動輸送車機構起到承重、導向和輸送、托舉等作用。升降油缸的升降控制動作和運輸車車體前后移動動作由控制臺進行操控。

（4）傳動機構：包括由主動鏈輪、鏈條、從動鏈輪所組成的鏈輪鏈條傳動機構，其中，主動鏈輪安裝在減速機的動力輸出軸上，從動鏈輪安裝在負重輪主軸上，主動鏈輪通過鏈條將動力傳遞給從動鏈輪并帶動負重輪轉動，驅動車體實現前后運動。

3.2 主要工作原理

上料時，按下控制臺上料按鈕，零件運輸車車體在6 個液壓升降油缸支撐作用下處于上止點位置，在爐外吊裝碼放好待處理零部件以后，在控制臺上按下車體進爐按鈕，車體電動機通過減速機驅動運輸車沿導軌行進至熱潔爐爐腔內，當車體前進至運輸車前進接近開關時，觸發位置感應開關動作，電氣控制柜發出信號控制運輸車停止行進，操作升降油缸落下，將發動機零部件支托架下放，定位盤與爐內承重柱接觸，輸送車車體與發動機零部件支托架脫離，然后沿導軌返回至熱潔爐的外面。

下料時，按下控制臺下料按鈕，升降油缸降至下止點，運輸車車體進入熱潔爐內，當車體前進至運輸車前進接近開關時，觸發開關動作，可以保證精確停止在與上料時一致的位置。操作控制臺按鈕使升降油缸上升，其頂端與發動機零部件支托架下部的定位盤完全對正，并將發動機零部件支托架整體頂起后，運輸車車體帶動發動機零部件和支托架一起退出熱潔爐。

如此往返，可以方便地進行發動機零部件進、出熱潔爐的上下料作業。

4 應用效果

經過實際生產應用驗證，這套新型上、下料系統設計合理、操作方便。主要具有以下幾個突出優點：

（1）由于零件裝卸碼放過程由爐內轉移到爐外，操作時空間和光線非常充足，解決了原來在爐內操作空間狹小、視線不佳的問題，消除了零件與爐體內壁的碰撞隱患，同時也改善了工人的操作環境。

（2）零件碼放由叉車變為電動行車，使得碼放過程操作更加方便快捷、精準可靠，基本消除了碼放過程中發生零件撞擊、傾倒的安全隱患。

（3）由于不用再為叉車提升機構預留空間，爐體空間可以得到充分利用，單爐處理零件容量提高20%以上。

（4）上下料設備操作簡單，安全保障措施齊全。據統計，上下料時間比原來節省50%以上，大大提高了生產效率，同時也減少了人工成本。

由于具備以上優點，該系統與大型熱潔爐設備配合使用，可高效、安全地對發動機零部件進行熱裂解凈化處理，為提高生產效率、節約生產成本、消除安全隱患發揮了重要作用。