蒸汽煅燒爐振動(dòng)的原因分析與解決措施

孟慶健,代善樂,宋和平,程世增

(青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043)

蒸汽煅燒爐振動(dòng)的原因分析與解決措施

孟慶健,代善樂,宋和平,程世增

(青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043)

主要分析了蒸汽煅燒爐振動(dòng)的原因,并針對這些原因提出了消除煅燒爐運(yùn)行過程中振動(dòng)的措施。

蒸汽煅燒爐;滾圈;托輪;振動(dòng)

1 問題的提出

我公司在用φ2500×27000外返堿蒸汽煅燒爐,存在著運(yùn)轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)相當(dāng)嚴(yán)重的問題。其中代表之一是1#煅燒爐:2004年大修前由于振動(dòng)造成爐尾托輪底座斷裂,被迫停車大修。代表之二是3#煅燒爐:2003年初大修后投入運(yùn)行初期,爐體運(yùn)行平穩(wěn),但運(yùn)行約半年左右,爐體開始產(chǎn)生振動(dòng),爐尾進(jìn)汽軸開始擺動(dòng),嚴(yán)重時(shí)擺動(dòng)量超過10mm,以至于造成爐尾進(jìn)汽管線三通處經(jīng)常斷裂漏氣。另外3#煅燒爐自1985年投用至2007年,每次大修后只能正常運(yùn)行約半年,半年后爐體就開始產(chǎn)生振動(dòng),且逐漸加劇。振動(dòng)曾造成傳動(dòng)底座多次開裂,不能正常運(yùn)行。因此3#煅燒爐安裝以后一直不能做主力煅燒爐運(yùn)行,只能作短期替補(bǔ)使用。代表之三是6#煅燒爐:大修前爐體振動(dòng)相當(dāng)嚴(yán)重,由于爐體的振動(dòng)帶動(dòng)基礎(chǔ)振動(dòng),造成6#煅燒爐基礎(chǔ)周圍地面下陷較大,造成100mm縫隙。另外,其他5臺(tái)煅燒爐也存在著不同程度的振動(dòng)?？傊?煅燒爐的振動(dòng)問題,已嚴(yán)重影響我公司的正常生產(chǎn)。

2 煅燒爐振動(dòng)原因分析

2.1 煅燒爐托輪在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上存在不足

2006年前我公司在用煅燒爐,托輪采用的都是內(nèi)置軸承式結(jié)構(gòu)。如圖1所示。

根據(jù)化工部《設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程》中的規(guī)定,煅燒爐大修期為72～96個(gè)月。而我公司煅燒爐托輪一般在0.5～1年的時(shí)間,就因?yàn)橥休嗇S承的損壞而更換。由于托輪更換頻繁,造成同一臺(tái)煅燒爐上使用的4個(gè)托輪,其外徑尺寸不能保持一致。同時(shí)化工部《設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程》中還規(guī)定:“當(dāng)兩個(gè)托輪直徑不同時(shí),要根據(jù)托輪直徑的大小,經(jīng)計(jì)算合理調(diào)整托輪軸承座的位置,同時(shí)在托輪軸承座下加合適的墊片,以保持托輪中心與爐體中心連線與鉛直線之間夾角(32°)不變?！边@種做法從理論上是正確的,但在實(shí)際實(shí)施中很難做到。因?yàn)榘惭b時(shí),托輪的位置出現(xiàn)微小偏差是難免的,也就是說無法保證托輪中心與爐體中心連線與鉛直線之間夾角(32°)不變。角度的微小變化會(huì)造成爐體中心線產(chǎn)生徑向偏移,運(yùn)行過程中,產(chǎn)生徑向擺動(dòng)。另外,內(nèi)置軸承式結(jié)構(gòu)托輪,自我向心調(diào)節(jié)余量較小,不能彌補(bǔ)實(shí)際安裝過程中存在的累積誤差,從而更加加劇煅燒爐的振動(dòng)。

圖1 內(nèi)置軸承式托輪

2.2 煅燒爐在安裝過程中的不規(guī)范

2007年10月3#煅燒爐大修時(shí),發(fā)現(xiàn)托輪鋼底座下的墊鐵安裝很不規(guī)范,底座下的水泥基礎(chǔ)不水平,南低北高,且鋼筋外露。托輪鋼底座下的墊鐵直接壓在鋼筋上,墊鐵水泥基礎(chǔ)面不平,即墊鐵與水泥基礎(chǔ)面不完全接觸,且墊鐵組安裝不規(guī)范,總高度與數(shù)量超出規(guī)范要求。其底座安裝得不規(guī)范,就必然造成托輪鋼底座不牢,容易產(chǎn)生松動(dòng),從而造成煅燒爐振動(dòng)。

2.3 煅燒爐長期運(yùn)行,主要部件變形磨損

我公司煅燒爐均已使用20年以上,由于其滾圈是靠爐體上的座圈,通過錐圈緊固固定。而爐體上的座圈均存在著不同程度的變形,即存在不圓度,或者局部凹凸變形較大,不更換爐體就無法處理,從而造成錐圈與滾圈之間的尺寸差異,這樣就要求緊固滾圈的18對錐圈厚度不同。在大修時(shí)發(fā)現(xiàn),以前采用的辦法是:加2mm厚的平墊板,有的甚至加2塊平墊板,也就是4mm厚,調(diào)整錐圈與滾圈之間的尺寸差異,因?yàn)槠綁|板是夾在滾圈與錐圈之間,沒有任何固定。因此容易產(chǎn)生松動(dòng),造成錐圈固定不牢固、松動(dòng),使?jié)L圈移位,同時(shí)容易使?jié)L圈產(chǎn)生變形,造成滾圈橢圓和爐體不同心,而引起煅燒爐爐體振動(dòng)。

2.4 傳動(dòng)部分大齒圈備件質(zhì)量差

我公司在用煅燒爐大齒圈為2瓣組合式結(jié)構(gòu),其中1#、3#、4#、5#煅燒爐大修時(shí),大齒圈備件都存在不同程度的應(yīng)力變形,在安裝時(shí)造成大齒圈對口處存在1mm左右的間隙,使大齒圈與主傳動(dòng)小齒輪嚙合不好,在大齒圈對口處存在嚙合沖擊碰撞,造成煅燒爐振動(dòng)。

3 消除煅燒爐振動(dòng)的措施

3.1 托輪結(jié)構(gòu)由內(nèi)置軸承式改為外置軸承式

公司在用的托輪是內(nèi)置軸承式結(jié)構(gòu),托輪的寬度只有550mm,托輪軸的長度是1350mm。因此煅燒爐在運(yùn)行過程中,如出現(xiàn)煅燒爐爐體的軸心線和托輪的軸心線不平行的情況時(shí)(這種現(xiàn)象在煅燒爐運(yùn)行過程中,是不可避免的。),就會(huì)作用在軸承上一個(gè)扭力,由于該托輪采用是7352單列圓錐磙子軸承,分布在550mm厚度的托輪轂兩端,兩個(gè)軸承的間距只有150mm,無調(diào)心作用,也就是說由于扭力的作用,軸承的滾珠對其保持架就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)破壞的摩擦力,從而形成軸承的不良運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),造成軸承磨損或保持架破碎而損壞。這就是公司在用托輪在結(jié)構(gòu)上的致命缺陷。

鑒于以上所述情況,我們對全國同行業(yè)使用的煅燒爐托輪,作了全面的調(diào)查,并對其他兄弟單位使用的外置軸承式結(jié)構(gòu)托輪,如圖2所示,進(jìn)行了仔細(xì)的調(diào)查分析和研究,認(rèn)為外置軸承結(jié)構(gòu)的托輪,比內(nèi)置軸承結(jié)構(gòu)的托輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化很多,外置軸承結(jié)構(gòu)的托輪是軸與托輪相對固定,軸承設(shè)在托輪軸兩端,相對中心距是1044mm,比較長,軸承選用(3053256或29244)推力調(diào)心磙子軸承,如出現(xiàn)煅燒爐爐體的軸心線和托輪的軸心線不平行的情況時(shí),軸承本身具有調(diào)心作用,使軸承總能處在一個(gè)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),所以不易損壞。而且我們也了解到,其他兄弟單位使用的外置軸承結(jié)構(gòu)的托輪,運(yùn)行周期最短的也在3年以上,有的甚至用了7、8年不出現(xiàn)問題。另外內(nèi)置軸承式結(jié)構(gòu)的托輪,現(xiàn)場無法更換軸承,必須將整個(gè)托輪更換,而外置軸承結(jié)構(gòu)的托輪,檢修時(shí)不需要更換托輪,現(xiàn)場更換軸承即可。由于這種結(jié)構(gòu)的托輪在使用過程中,同一臺(tái)煅燒爐4個(gè)托輪保持不變,其磨損程度相同,托輪的外徑尺寸保持一致,保證爐體中心線不產(chǎn)生徑向偏移,從而使煅燒爐運(yùn)行過程中,爐體中心不產(chǎn)生徑向擺動(dòng),大大提高了煅燒爐運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

圖2 外置軸承式托輪

2006年4#煅燒爐、2007年3#煅燒爐、2009年6#煅燒爐大修,4個(gè)托輪全部改為外置軸承式結(jié)構(gòu)的新托輪。

3.2 按規(guī)范要求安裝托輪鋼底座

鑒于3#煅燒爐托輪基礎(chǔ)的實(shí)際情況,在更換了4個(gè)外置軸承結(jié)構(gòu)的新托輪基礎(chǔ)上,又將托輪底座拆下,水泥基礎(chǔ)重新找好標(biāo)高和水平,灌漿夯實(shí),保證墊鐵“一平兩斜”且保證墊鐵與水泥基礎(chǔ)面接觸良好。嚴(yán)格按規(guī)范要求安裝托輪底座,從而在安裝質(zhì)量上保證煅燒爐能正常運(yùn)行。

3.3 采用新工裝,制作新錐圈

在滾圈安裝時(shí),測量出滾圈和座圈之間的具體尺寸,根據(jù)錐圈的斜度,制作工裝,對每塊錐圈,加工成不同厚度,嚴(yán)禁加平墊板調(diào)整錐圈厚度的做法。嚴(yán)格按化工部《設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程》中規(guī)定,安裝錐圈。保證錐圈與座圈、滾圈的接觸面積與緊固強(qiáng)度,從而能彌補(bǔ)座圈變形,保證煅燒爐長周期運(yùn)行。

3.4 嚴(yán)格備件質(zhì)量

煅燒爐大齒圈必須嚴(yán)格把住備件質(zhì)量關(guān),選擇較好制造單位,要求制造單位嚴(yán)格做好大齒圈備件的時(shí)效處理,避免制造加工過程中和制造加工后的變形,大齒圈對口處必須嚴(yán)密結(jié)合,不允許大齒圈對口處存在間隙。消除大齒圈對口處與主傳動(dòng)小齒輪存在嚙合沖擊碰撞,保證煅燒爐運(yùn)行平穩(wěn)。

4 使用效果

3#、4#、6#煅燒爐的大修,嚴(yán)格按以上所述措施處理,運(yùn)轉(zhuǎn)相當(dāng)平穩(wěn),爐尾進(jìn)汽軸無擺動(dòng),符合化工部《設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程》中規(guī)定要求。經(jīng)過對煅燒爐的大修改造,找到了煅燒爐振動(dòng)的根源,并采取了相應(yīng)的措施,解決了困擾我公司多年的煅燒爐運(yùn)轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)的問題,同時(shí)也解決了煅燒爐爐頭密封的漏堿問題,改善了煅燒車間的工作環(huán)境,大大提高了煅燒爐運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和運(yùn)行周期,從而提高了煅燒爐的出力率,為公司純堿生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)作出了貢獻(xiàn)。

TQ114.15

B

1005-8370(2011)05-15-03

2011-07-01

孟慶健(1976—),于1999年畢業(yè)于青島化工學(xué)院化工設(shè)備與機(jī)械專業(yè),大學(xué)本科、工程師?，F(xiàn)任青島堿業(yè)股份有限公司煅燒車間設(shè)備主任。