斗輪堆取料機回轉軸承更換施工工藝

胡培森 歐榮年

國投中煤同煤京唐港口有限公司

1 引言

斗輪堆取料機是港口、電廠等散料堆場的關鍵工藝設備，在生產中發揮著重要作用，一旦發生故障不能作業，整個裝卸流程就會斷開，給使用單位帶來經濟損失。臂架式斗輪堆取料機由行走機構、回轉機構、斗輪機構、俯仰機構等組成，可實現堆料和取料功能[1]。堆取料機回轉機構由回轉支撐、回轉驅動裝置、潤滑裝置和安全控制裝置等組成，主要功能是支撐其上部件的重量和載荷，并在驅動裝置帶動下實現上部結構的左右回轉運動[2]。

某公司2-2號臂架式斗輪堆取料機采用回轉大軸承支撐結構，軸承安裝在回轉體和回轉平臺之間，回轉體可以通過回轉軸承做±110°回轉。該回轉軸承是三排圓柱滾子組合轉盤軸承，2011年生產，軸承代號為130.50.5000.03K，直徑5 290 mm，高度268 mm，重7.8 t，采用雙線集中潤滑方式(見圖1)。自2012年投產以來，該堆取料機擔負著堆取作業任務，已連續運行9年，期間一直按計劃對回轉大軸承進行潤滑保養，未進行過檢修，在后期使用中，懸臂回轉角度在-45°～-20°時出現軸承異響，回轉卡頓現象。檢查回轉驅動裝置正常，判斷軸承損壞，需更換回轉大軸承。

圖1 回轉軸承

2 施工方法選擇

該軸承更換采用回轉體整體頂升方式進行。

堆取料機回轉體是回轉平臺以上除尾車外所有機構的統稱，包括懸臂、斗輪、配重等，總重796 t，高21 m，堆取料機懸臂臂長50 m，配重臂長30 m。回轉體重量大、結構復雜，不能采用解體拆除再回裝的方法，在綜合考慮了安全和施工難度等問題后，決定采用回轉體整體頂升加滑移更換軸承的方法[3]。

根據圖紙及現場測量數據，如果不拆除齒圈，所需頂升高度為120 mm，如拆除齒圈，所需頂升高度為60 mm，為降低傾覆風險，選取拆除齒圈方案。

根據堆取料機設計計算書，回轉平臺以上重量795.469 t，大臂仰起最高角度時重心位置在大臂方向距回轉中心8.5 mm處，即俯仰角度最高時，大機重心與回轉中心偏差最小，傾覆風險最小，所以在大臂最高角度時進行頂升作業。

3 準備工作

3.1 人員及工屬具準備

人員需配置2名起重工負責設備的吊裝，2名電焊工負責支撐結構的拆除與焊接，2名電工負責臨時用電，2名鉗工負責設備的拆除、檢查、安裝，6名普工配合技術工種完成相應工作。對維修人員進行現場崗位技術培訓，加強質量意識教育，組織學習有關規范、標準、規程，進行安全交底。

工屬具方面，準備500 t千斤頂3臺，300 t千斤頂2臺，用于回轉體頂升；55 t吊車1臺、25 t吊車1臺，用于吊裝大軸承、工具、備件；磁力鉆1臺，用于拆除齒圈螺栓；1 t和5 t倒鏈各6條，用于牽引軸承；電焊機2臺，用于支撐裝置安裝及割除；2 m長割槍2把，用于割除回轉大軸承外圈螺栓；1 000～2 500 Nm力矩扳手2把，用于緊固軸承螺栓；另外準備扳手、錘擊扳手、大錘、撬棍、墊鐵、千斤頂護板、鍍鋅管等。

3.2 施工工藝流程

回轉大軸承更換工藝流程為：確認千斤頂頂升點→準備頂升回轉體、拆裝軸承所用的備品備件→拆除尾車漏斗→拆除回轉驅動裝置→拆除回轉齒圈→搭建維修平臺→拆除回轉軸承護罩、螺栓、潤滑管路→頂升回轉體→回轉軸承滑移更換→回轉軸承安裝找正→回轉體整體回落→緊固回轉軸承螺栓→恢復回轉齒圈→安裝回轉驅動裝置→潤滑管路及其他各部件恢復→恢復漏斗→試車竣工驗收。其中頂升回轉體、回轉軸承滑移更換是關鍵步驟。

4 關鍵施工技術

4.1 頂升回轉體

4.1.1 確定頂升點

利用3臺500 t 、2臺300 t液壓千斤頂將堆取料機回轉平臺上方回轉體頂升，使回轉平臺與回轉軸承分離，繼而拆裝回轉軸承。根據圖紙和實際情況，確定5個頂升點(見圖2)，A、B、C3個頂升點使用500 t千斤頂，D、E兩點使用300 t千斤頂。回轉軸承從B、C之間進出。

圖2 頂升點示意圖

4.1.2 試頂

將人員分為5組，每組2人，各負責操作一個千斤頂，頂升過程中有專人統一指揮，確保5個千斤頂頂升高度一致。預頂升2 mm，頂升完成后觀察30 min，檢查5個千斤頂工作狀態、頂升點附近鋼結構、頂升點處焊縫、千斤頂上的墊片等處有無變形、開焊情況。

4.1.3 頂升

試頂完成后，開始正式頂升。每組頂升人員必須在總指揮的命令下工作，確保5個頂升點均勻頂升，觀察并測量千斤頂起升高度，每輪次頂升2～5 mm，同時將防護板放在千斤頂柱塞周圍，形成剛性支撐，保證千斤頂在卸壓或頂不起來的情況下不會造成回轉上部的側翻，并根據頂升高度調整防護板組合。最終頂升62 mm，放置好墊塊、千斤頂防護板，然后千斤頂縮回2 mm，使防護板、墊塊壓實。頂升完成后安排專人每隔3 h測量頂升高度，觀察千斤頂及鋼結構有無變化，并做好詳細記錄。

4.2 回轉軸承滑移更換

4.2.1 拆除舊軸承

在軸承上方鋼結構上掛3排倒鏈，每排2個，用于軸承進出。可加工吊裝軸承用的工裝，該工裝的一端可以穿入軸承內圈螺栓孔，另一端用倒鏈掛住，可以將軸承吊出軸承槽，軸承下方平面上放置鍍鋅鋼管，起到導向作用，用倒鏈逐漸將軸承拉出，最后用25 t吊車大小鉤配合吊出。

4.2.2 安裝新軸承

首先將軸承槽清理干凈，給新軸承加油。將軸承吊至環形鋼結構下方，內側用2條倒鏈拉拽，逐漸使軸承向軸承槽移動，快進入軸承槽時需注意S軟帶對位。軟帶是軸承熱處理過程中形成的不可避免的軟區，軟帶位置需放在非主要承載的區域，內圈和外圈的S軟帶應避免重合。先將外圈S軟帶對準大機回轉零度時尾車方向，即與地面皮帶中心線對齊，待軸承進入既定位置后旋轉內圈，使內圈S軟帶和懸臂成90°夾角。

4.2.3 軸承螺栓緊固

用倒鏈掛住軸承，離軸承槽水平面約10 mm距離，調整位置以便穿螺栓。軸承外圈有78顆M36×335螺栓聯接，內圈78顆M36×400螺栓聯接。將外圈螺栓孔對位后插入螺栓，擰上螺母，內圈螺栓的前后左右方向各預穿1條螺栓，待回轉體下降到原位后將剩余螺栓插入并擰上螺母。螺母安裝遵循由里向外、交叉對稱的順序，首先用普通敲擊扳手將全部螺栓初步擰緊，然后用扭力扳手擰緊至1 050 Nm(50%規定扭矩值)，然后再按順序擰緊至1 500 Nm，待恢復回轉動作后再將螺母擰緊至2 100 Nm，運行2周后對螺栓扭矩值進行檢查。

5 安全風險控制

5.1 風險分析

本次維修涉及如下風險:設備傾覆、受限空間作業、動火作業、高空作業、起重作業等，有可能造成機械傷害、人員傷害、火災事故、起重傷害等，大機傾覆風險是本次維修防控重點。維修期間將總重796 t、高21 m的回轉體頂升60 mm，維修難度大、風險高，如遇到大風等惡劣天氣，有可能造成設備傾覆。

5.2 風險控制

關注天氣預報，選擇風小天晴的天氣頂升，同時做好應對惡劣天氣的準備。

為消除傾覆風險，保障設備安全，將所有可移動、可轉動部位全部固定，包括大機錨固、行走夾軌器夾緊軌道、回轉體左右兩側用倒鏈與回轉平臺拉緊、俯仰液壓缸鎖止。

為防止大機誤動作造成人員及設備傷害，將大機所有動力電源斷開，包括行走驅動、回轉驅動、懸皮驅動、俯仰驅動、斗輪驅動電源等，并進行掛牌閉鎖。

頂升回轉體過程中有專人統一指揮，放置千斤頂防護板，做好監護。頂升過程中，觀察千斤頂工作狀態、頂升點附近鋼結構變形情況、頂升點加強板及焊縫、千斤頂保護板及墊片等，如發現異常、異響，立即停止頂升工作。

做好安全交底及現場檢查工作，每日召集當日維修人員召開安全交底會，強調安全注意事項及風險防控措施，會議內容記錄存檔。

6 結語

堆取料機回轉大軸承檢修更換項目在計劃工期內安全、高質、高效完成，證明了本方案切實可行，安全準備工作扎實可靠，管控措施落實到位。此次回轉大軸承更換方案，為行業內類似維修提供了寶貴經驗。