裂化劑裝置圓盤給料機故障原因分析及改進措施

邵曙光，閆俊杰

（中國石化催化劑有限公司長嶺分公司，湖南 岳陽 414000）

圓盤給料機是中國石化催化劑有限公司長嶺分公司微球、半合成車間兩套裂化劑生產裝置的關鍵設備，設備運行效果直接影響著整套裝置的安全穩定運行。該設備在運行中存在運行周期短、故障率高的情況，對裝置正常連續生產造成了較大的影響，而且每次搶修所需時間長、勞動強度大。維修車間利用其停工檢修的契機，對圓盤給料機的主軸軸承及減速機輸出軸密封進行了改進，從根本上解決了圓盤給料機使用周期短的問題，為微球和半合成兩套裝置的安全穩定長周期運行提供了保障。

1 圓盤給料機結構及工作原理

1.1 設備結構及工作原理

圓盤給料機的主要作用是將經過帶濾機過濾后的濾餅攪碎，并確保物料能夠均勻地進入爐子的強化器。

圓盤給料機主要由驅動裝置（蝸輪蝸桿）、筒體、軸承與軸、撥料圓盤、料耙、下料擋板、槽鋼支架等組成，如圖1 所示。圓盤給料機工作時通過電機帶動蝸輪蝸桿減速機轉動，從而帶動與蝸輪垂直相連的立式軸傳動。在立式軸上安裝有撥料圓盤和料耙，在旋轉運動狀態下，粉料從筒體上部半開的頂板進料口進入，物料在下落過程中，與做圓周運動的料耙不斷撞擊，結塊的粉料被打碎，破碎后的粉料最終落在撥料圓盤上，圓盤一方面起擋料作用，另一方面在離心力和安裝在圓盤上的輻條的作用下，使粉料沿徑向向邊緣均勻運動至下料口。下料口設有兩片用來調節物料出料量的擋板，用于手動調節粉料的出料量，完成整個給料工作[1-3]。

圖1 圓盤給料機主體結構示意圖

1.2 設備特點

1）連續運行，運行平穩，噪音小，安全可靠，設備自身安全保護性好。

2）運行過程中對物料適應性好，給料均勻，能很好地阻止物料結塊、堵塞現象，物料破損和損耗小。

3）結構緊湊，占地小。

4）構造簡單，造價便宜，便于安裝和維護保養。

5）運輸能力較小，功率低，但由于傳達方式關系，效率較低。

6）垂直延伸長度有限，不適用于垂直方向長距離的物料輸送。

7）調節方式簡單，自動化程度較低。

1.3 設備運行參數

設備運行參數見表1。

表1 設備運行參數

2 主要故障及原因分析

2.1 主要故障[4-6]

2.1.1 主軸軸承卡死

圓盤給料機在運行少則1 月，多則3～4 個月便出現主軸軸承進料、軸承卡死的故障。這種情況還會因為主軸滾動軸承卡死后，軸承跑內圈而使主軸與軸承的配合部位發生磨損，造成主軸磨損失效。同時，主軸磨損后檢修更換主軸的工作量非常大，每次檢修所需的時間都超過30 h，造成裝置長時間非計劃停工。

2.1.2 蝸輪、蝸桿的滾動軸承卡死或損壞

圓盤給料機在運行過程中，物料和水很容易通過底部蝸輪蝸桿減速機輸出軸的動密封點進入減速機內，使減速機的潤滑油污染，繼而造成蝸輪、蝸桿的滾動軸承卡死或損壞。嚴重時會造成渦輪或蝸桿的磨損加劇而失效，使之不能正常運行。

2.2 故障原因分析

圓盤給料機的物料來自帶式過濾機，一旦發生帶濾機真空度達不到工藝要求，就會造成帶濾機的物料嚴重帶水，進入到圓盤給料機。干料不容易進入圓盤給料機攪拌主軸的軸承，而由于濕料比干料的滲透性強，在使用過程中一旦物料進入到攪拌主軸軸承座內，導致軸承潤滑脂不良，就會造成軸承滾動體銹蝕卡死、損壞。并且水及物料沿攪拌主軸向下流，進入到底部的蝸輪蝸桿減速機內，造成減速機內的潤滑油變質、滾動軸承卡死及蝸輪蝸桿的齒面磨損失效等故障。

3 解決措施

3.1 加強操作避免物料帶水

從源頭帶濾機的操作上想辦法，消除物料嚴重帶水的現象。帶濾機運行中必須要保證真空度時刻達到工藝要求，但是在實際生產操作過程中，達到這一條件比較困難。

3.2 進行結構形式改進

從圓盤給料機設備結構形式的改進上想辦法，對圓盤給料機攪拌主軸的軸承及蝸輪蝸桿減速機輸出軸的動密封點進行改進，使圓盤給料機能適應惡劣的工作環境。

3.2.1 主軸軸承部位改造

原設備主軸軸承箱密封形式采用骨架密封，軸承為兩套30319 角接觸滾動軸承，如圖2 所示。滾動軸承對使用的潤滑條件要求比較高，在使用過程中一旦進入異物或潤滑油脂受到污染，軸承很容易工作失效。因此，滾動軸承不適用于此工作環境，需要對原軸承進行改型，將滾動軸承改成滑動軸承[7-8]。

圖2 改造前的圓盤給料機主軸軸承示意圖

滑動軸承具有承載能力高、耐沖擊載荷、徑向尺寸小等優點。在滾動軸承難以滿足要求的場合，選用滑動軸承能很好地滿足設備運行需求[9-10]。滑動軸承的材質有銅、鑄鐵、尼龍、合金等。根據立式圓盤給料機工作轉速較低（小于500 r·min-1），軸承的工作部位又處于立式，軸承的徑向載荷小，只起到承受很小徑向力的徑向定位和導向作用，對滑動軸承的使用精度要求不高等特點，決定選用鑄鐵材質（經濟、易加工）最為合適[8-10]。僅管介質含有水和顆粒物料，但對滑動軸承的正常運行不會造成大的影響。考慮到鑄鐵套會對主軸產生磨損，更換處理主軸的工作量很大、檢修時間較長且主軸的成本高等因素，為提高主軸的使用壽命周期，特在軸承部位加裝一個鋼套以保護主軸本體不受到磨損（鋼套與軸采用熱裝過盈配合），檢修時只需要更換主軸的保護套。圖3 為改造后的圓盤給料機原主軸軸承示意圖。

圖3 改造后的圓盤給料機主軸軸承示意圖

3.2.2 蝸輪蝸桿減速機輸出軸密封部位改造

蝸輪蝸桿減速機處于圓盤給料機的最下端，減速機輸出軸密封點的位置容易產生積水，且順流而下的水和物料很容易通過密封點而進入減速箱內。一旦工況發生異常，進入圓盤給料機的水和物料會沿著主軸向下，在密封處形成積水和積料，使水和物料進入到減速機內，造成減速機的潤滑油污染，蝸輪、蝸桿的滾動軸承卡死或損壞，嚴重時造成渦輪或蝸桿的損壞，不能正常運行。圖4 為改造前的蝸輪蝸桿減速機輸出軸密封示意圖，圖5 為改造后的蝸輪蝸桿減速機輸出軸密封示意圖。

圖4 改造前的蝸輪蝸桿減速機輸出軸密封示意圖

為解決減速機輸出軸的密封問題，將輸出軸的軸承壓蓋進行改造。具體方法是：

1）加工一個引伸鋼套，與軸配合間隙2 mm，材質Q235，與軸承壓蓋采用螺紋連接成一體，螺紋連接處用螺紋鎖固劑加以密封，這樣密封點比原來向上提高了50 mm，使原來的動密封點變成了靜密封點。

2）為了防止水和粉塵從引伸鋼套與軸的間隙處進入到減速機內，采用迷宮密封的形式，在軸上過盈安裝一個密封帽（材質為尼龍），反扣到引伸鋼套上，起到密封作用。

4 結 論

通過對圓盤給料機進行改造，有效地解決了設備故障率高、運行周期短、制約裝置產能的問題。從設備改造后的使用情況看，效果比較好。主要表現為以下幾點：

1）設備運行周期大幅提升，從原來的1～3 個月提升至18 個月以上。

2）設備故障率降低，減少了裝置非計劃停工。

3）大幅降低了鉗工檢維修強度，降低了檢修安全風險，同時節約了配件成本和檢修施工成本。

4）設備運行周期的延長，為裝置安全穩定長周期運行奠定了基礎，為提升產品產量、質量提供了保障。

5）該改造方法簡單、成本低、效果明顯，可以應用在其他運行環境惡劣的轉動設備上，如蝸輪蝸桿減速機輸出軸改造可以應用在攪拌罐罐頂軸承的防護上，具有在石油化工行業推廣的價值。