轉鼓真空過濾機主軸在線修復技術應用

何 勇

（中國石油大慶煉化公司檢維修中心，黑龍江大慶 163411）

0 引言

轉鼓過濾機作為酮苯脫油脫蠟裝置的關鍵設備，其運行狀態好壞，將直接影響到石蠟和潤滑油基礎油的收率和質量[1-2]。過濾機分配頭側的主軸和軸瓦常因震動、潤滑不良、日常維護保養缺失等原因，出現不同程度的磨損乃至開裂的現象。由于該類設備體積大且裝配精度要求較高，在整個拆除和裝運過程中需要繁瑣的吊裝程序和極大的工作量，耗費人力物力的同時還存在很大的安全風險因素。因此，轉鼓真空過濾機主軸維修一直是困擾石油化工企業生產的難題[3]。

某公司酮苯裝置共有轉鼓真空過濾機16臺，其中包含4臺進口和12臺國產過濾機。轉鼓真空過濾機負責過濾系統油蠟分離工作，設計轉速為1.4 r/min，設計處理量5 m3/h。2020年6月，在進行計劃性檢查中發現某臺轉鼓過濾機分配頭側軸承內進入金屬異物，堅硬的異物夾在軸承和軸之間造成主軸和軸瓦出現嚴重磨損，直徑Φ840 mm的軸徑上出現寬度160 mm、最大深度1.5 mm的磨損面，銅軸瓦工作面上也出現相應的磨損溝痕，分配頭側主軸磨損部位如圖1所示。若不及時修復，將會影響濾機正常運轉，于是計劃對該設備進行檢修。

圖1 分配頭側主軸磨損部位

1 常規修復方式

以往對轉鼓濾機主軸及軸瓦修復需要將過濾機運至機械廠家進行修復。由于轉鼓過濾機主軸磨損需要對主軸磨損部位進行金屬熔覆，然后使用大型車床精車主軸使之達到需要尺寸。在整個拆除和裝運過程中需要繁瑣的吊裝程序和極大工作量，耗費人力物力的同時還存在很大的安全風險因素，裝配精度也難以保障。通過對設備具體故障分析，并考慮到以往常規修理方式的弊端，決定進行技術方法創新，不拆除轉鼓，使用金屬熔覆技術進行在線修復。

2 在線修復技術應用

2.1 金屬熔覆技術原理

金屬熔覆技術是以氬氣作為保護氣體的一種電弧堆焊方法，電弧發生在焊絲和基材之間，在電弧周圍通以氬氣，形成保護電弧和熔池的連續封閉的氣流[4-5]。使用金屬熔覆技術進行在線修復即保證了轉鼓軸的修復精度又節約了修復時間，同時也降低了吊裝作業的風險，保障了機組檢修的質量。

2.2 修復要求

熔覆后的主軸不但不能存在氣孔、夾雜、未熔合等缺陷，還要保證補焊層與原部分熔合良好，以承受高速轉動時產生的剪切應力。修復后的主軸表面基本要恢復原始尺寸，保證主軸和軸瓦配合間隙符合標準，從而確保主軸和軸瓦能有良好的潤滑狀態。

2.3 前期準備工作

2.3.1 制作支撐轉鼓的工裝

由于主軸需要修復，故需要在分配頭側加裝支撐工裝。拆解分配頭側芯軸，測繪軸孔制作假軸。測繪濾機外殼與轉鼓之間空間的實際尺寸及施工空間尺寸，根據測繪數據加工制作支撐工裝。支撐工裝包括：底部支撐板1件、固定支架1件，定位軸承1口。其中假軸規格：長度400 mm，最大直徑Φ470 mm；支撐工裝規格：長1050 mm，寬700 mm，高3200 mm；加工工裝規格：長450 mm，寬130 mm，高500 mm。

2.3.2 制作加工工裝

轉鼓支撐到正常工作位置后，進行加工工裝的測繪加工。具體包括：直線導軌1件、刀臺支架1件、異型刀臺1件、磨頭支架1件、防護帷幔1件，并選配伺服電機2臺、操控臺1臺，現場情況如圖2、圖3所示。

圖2 安裝支撐工裝

圖3 安裝加工工裝

2.3.3 選擇熔覆材料

首先使用硬度計測量轉鼓主軸硬度為HRC30，然后使用便攜式金屬光譜儀檢測轉鼓主軸元素組成，確定主軸材料為45號碳素結構鋼。最終判斷轉鼓濾機主軸材料為經過表面熱處理的45號碳素結構鋼。材料確定后，結合現場實際情況研究決定選擇氬弧焊技術進行主軸補焊，選擇ER50-G焊絲作為熔覆材料進行修復。

2.4 修復處理工作

2.4.1 熔覆磨損主軸至預留尺寸

首先將整個主軸的油漬、污垢和氧化物除去，特別是損傷部位認真擦洗，采用噴砂高壓清洗及超聲波清洗的方法去除疲勞層，打磨寬度170 mm，打磨深度為磨損最低點以下0.4～0.5 mm。使用氬弧焊焊接熔覆軸徑磨損位置，留加工量0.3～0.4 mm，總熔覆厚度2.2～2.3 mm，熔覆寬度170 mm，熔覆面積約為0.45 m2。整個熔覆過程需兩次完成，第一次（層）熔覆厚度1.5～1.8 mm，第二次（層）熔覆至要求厚度。

2.4.2 加工熔覆的主軸

車削加工熔覆位置，留磨量0.1 mm。根據軸徑Φ840 mm，轉鼓轉速2 r/min計算，車削加工單次進給量為0.05 mm時加工精度、光潔度達到最佳。使用著色探傷檢測軸徑熔覆位置，出現氣孔、裂紋等缺陷時重新補焊。熔覆結束后，對主軸進行保溫處理，緩慢冷卻降低殘余熱應力。更換磨頭，磨削軸徑至Φ840+0.02/+0.05 mm，跳動小于0.05 mm，Ra3.2≤光潔度≤Ra1.6。

2.4.3 檢修質量驗收

使用專用的外徑千分尺檢測修復的轉鼓主軸尺寸，保證主軸和軸瓦配合間隙符合標準，檢測主軸尺寸如圖4所示。經檢驗，修復后的轉鼓主軸尺寸符合標準，滿足裝配精度要求，熔覆層沒有發現裂紋，雜質及氣孔等缺陷。主軸直徑修復后對其進行了回裝，該濾機投用后，運行狀態良好，滿足工藝需求。

圖4 檢測主軸尺寸

3 新技術方法效果驗證

轉鼓真空過濾機修復后運行平穩，各項參數均正常，表明這次主軸修復是成功的。相對于以往的拆除外委修復而言，首先省去了繁瑣的轉鼓拆除和吊運過程，減小了作業過程中的風險因素，同時節約數萬元維修費用，另外在檢修周期上也比拆除修復節省約一周時間。

4 結語

通過技術創新實現轉鼓真空過濾機主軸的現場修復，開創國內轉鼓真空過濾機主軸修復新方法，填補轉鼓過濾機在線修復的空白。該項技術同樣適用于其他同類型設備的修復，具有推廣意義。