機(jī)械攪拌設(shè)備故障原因及處理方法研究

劉 琪

（山東華魯恒升化工股份有限公司，德州 253000）

機(jī)械攪拌設(shè)備指能夠?qū)⒉煌螒B(tài)的物料在同一容器中進(jìn)行均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料摻和在一起，使其性質(zhì)發(fā)生改變以滿足工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的一種機(jī)械設(shè)備類型。故障問題會(huì)影響攪拌設(shè)備的正常運(yùn)行，因此技術(shù)人員應(yīng)分析機(jī)械攪拌設(shè)備運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的各項(xiàng)故障，明確故障成因并給出針對(duì)性的處理方法。

1 機(jī)械攪拌設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 進(jìn)料設(shè)備

在機(jī)械攪拌設(shè)備運(yùn)行過程中，以皮帶機(jī)為代表的進(jìn)料設(shè)備能夠?qū)⒑罄m(xù)生產(chǎn)所需的物料高效地輸送至攪拌容器，是保障機(jī)械攪拌設(shè)備穩(wěn)定工作的關(guān)鍵設(shè)備。進(jìn)料設(shè)備輸送帶主要由螺旋體、軸承、料槽、進(jìn)出料口以及驅(qū)動(dòng)裝置等組成。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積尺寸較小，輸送能力較強(qiáng)，因此在機(jī)械攪拌設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。剛性螺旋體由頭、尾以及中間部位的軸承支承，可圍繞軸承實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌物料的傳動(dòng)與輸送。其進(jìn)出料口分別設(shè)于料槽尾部上側(cè)和頭部下側(cè)，可有效保障進(jìn)出料的效率與穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)物料浪費(fèi)。

1.2 攪拌容器

攪拌容器又被稱為攪拌釜，是不同物料相互摻和時(shí)的重要器具。由于物料的級(jí)配與物理特性不同，不同攪拌容器的結(jié)構(gòu)形態(tài)往往存在一定差異，但大部分?jǐn)嚢枞萜鞯慕Y(jié)構(gòu)形態(tài)為立式圓筒[1]。為了保證攪拌空間、提高適應(yīng)能力、滿足攪拌需求，可以調(diào)整攪拌容器的高徑比、容器底部形態(tài)等。

1.3 攪拌器與攪拌軸

攪拌器又稱為攪拌葉輪，在攪拌過程中發(fā)揮著核心作用。它與容器內(nèi)的物料直接接觸，通過轉(zhuǎn)動(dòng)使不同物料的摻和更加緊密和均勻，保障最終的攪拌質(zhì)量和效果。按照攪拌器在容器內(nèi)部的運(yùn)行狀況，可以將其分為軸向流攪拌器和徑向流攪拌器兩種。

攪拌軸是連接攪拌器與傳動(dòng)裝置的關(guān)鍵部件，一般以垂直角度與攪拌器相連，并深入攪拌容器中。因此，在對(duì)其進(jìn)行選型的過程中，應(yīng)考慮機(jī)械攪拌設(shè)備的運(yùn)行工況和攪拌容器的基本形態(tài)。此外，由于攪拌軸在攪拌過程中往往承受較強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)力，對(duì)攪拌軸的強(qiáng)度提出了一定要求。技術(shù)人員應(yīng)重視攪拌軸的強(qiáng)度和加工精度，盡可能避免由攪拌軸導(dǎo)致的故障問題。攪拌容器和攪拌軸如圖1 所示。

圖1 攪拌容器與攪拌軸

1.4 導(dǎo)流裝置

機(jī)械攪拌設(shè)備的攪拌對(duì)象往往較為復(fù)雜，包括固體物料、液體物料等不同類別的物料。這些物料在容器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的過程中，由于受到攪拌器作用力和慣性的影響，可能會(huì)出現(xiàn)打旋現(xiàn)象，一方面影響攪拌的效果與均勻度，另一方面可能會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)和成本增加。導(dǎo)流裝置能夠有效規(guī)避物料打旋對(duì)攪拌器正常工作的影響。攪拌器的導(dǎo)流裝置多設(shè)置于容器內(nèi)壁，能夠?qū)ξ锪闲D(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的渦流進(jìn)行引導(dǎo)，從而減少打旋現(xiàn)象對(duì)攪拌過程的影響[2]。

1.5 傳動(dòng)裝置

傳動(dòng)裝置的主要作用在于帶動(dòng)容器內(nèi)部的攪拌器以預(yù)定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)使軸輪等相關(guān)部件得到繞軸旋轉(zhuǎn)的扭矩。按照傳動(dòng)原理可以將傳動(dòng)裝置分為行星傳動(dòng)裝置、蝸桿傳動(dòng)裝置和攪拌槳軸等，其中行星傳動(dòng)裝置主要由相互聯(lián)動(dòng)的行星輪運(yùn)行實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)目標(biāo)。這一傳動(dòng)模式的運(yùn)行效率較高，運(yùn)行過程中的噪聲較小，環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，能夠承受較大扭矩，適用于大型機(jī)械攪拌設(shè)備。蝸桿傳動(dòng)裝置主要由蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)目標(biāo)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，整體質(zhì)量較小，生產(chǎn)與運(yùn)行成本較為低廉，但在日常運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)一定的摩擦缺損，需要定期組織力量進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)。攪拌槳軸是一種較為簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)裝置，由電動(dòng)機(jī)、變速器、聯(lián)軸器、軸承以及機(jī)架等構(gòu)成，具有可靠性較好、適應(yīng)能力較強(qiáng)、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，但由于其運(yùn)行過程中的噪聲較大，使用壽命較短，因此多用于小型機(jī)械攪拌設(shè)備。

2 機(jī)械攪拌設(shè)備常見的故障類別與成因

2.1 皮帶機(jī)故障

從皮帶機(jī)進(jìn)料情況來看，物料往往呈現(xiàn)級(jí)配類別多樣、形態(tài)較為散亂等特征，會(huì)影響皮帶機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，甚至引發(fā)安全問題。進(jìn)料皮帶機(jī)在運(yùn)行過程中可能發(fā)生皮帶偏離正常軌道的情況，而且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生皮帶老化等問題，在一定程度上影響進(jìn)料的穩(wěn)定性和效率。另外，受物料傳送皮帶物理特性的影響，在日常設(shè)備運(yùn)行與使用過程中，其可能會(huì)出現(xiàn)張力不均勻或物料黏附等情況，同時(shí)裝置內(nèi)部的滑輪性能會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，導(dǎo)致皮帶機(jī)出現(xiàn)打滑與開裂等問題。

2.2 除塵系統(tǒng)故障

不同級(jí)配與形態(tài)的物料可能會(huì)附帶一定的粉塵，影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，因此需要配置除塵系統(tǒng)，以控制生產(chǎn)環(huán)境中的粉塵總量。但在運(yùn)行過程中，除塵系統(tǒng)受到通風(fēng)條件、原料特性以及使用時(shí)間等因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)溫度過高、粉塵堆積、粉塵泄漏等問題。在一些大型攪拌站內(nèi)部，往往需要借助煙氣傳感器對(duì)除塵系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。然而，煙氣傳感器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)受到空氣污染、濕度變化等因素的干擾，發(fā)生信號(hào)失真等故障，需要及時(shí)采取措施進(jìn)行維護(hù)與更換，避免引發(fā)嚴(yán)重的故障。

2.3 減速機(jī)故障

圖2 為攪拌減速機(jī)，能夠消除高速攪拌過程中出現(xiàn)的打旋現(xiàn)象，有效增加軸體與葉輪的扭矩，提升物料在容器內(nèi)部的攪拌效率及拌和質(zhì)量。但是，如果減速機(jī)內(nèi)部的軸承選型不合適，或者長(zhǎng)期運(yùn)行產(chǎn)生磨損等，可能引發(fā)減速機(jī)運(yùn)行異響、齒輪箱溫度升高以及振幅異常等故障。

圖2 攪拌減速機(jī)

2.4 攪拌容器故障

攪拌容器主要負(fù)責(zé)承載物料。在攪拌運(yùn)行過程中，它會(huì)受到物料攪拌慣性和攪拌器扭矩的雙重影響，可能會(huì)引發(fā)容器內(nèi)部軸體螺栓松動(dòng)、導(dǎo)向軸承重心偏移以及液面偏差等故障，出現(xiàn)振幅異?，F(xiàn)象，不僅會(huì)影響攪拌效率，而且會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)[3]。

2.5 密封故障

攪拌設(shè)備往往在高速、高溫的工況下運(yùn)行，因此確保軸端和容器內(nèi)部的密封性能，可以有效防止外部雜質(zhì)進(jìn)入容器內(nèi)部，避免出現(xiàn)攪拌質(zhì)量問題，還能減少環(huán)境因素對(duì)攪拌效果的影響。在機(jī)械攪拌設(shè)備運(yùn)行過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部軸向竄動(dòng)量和徑向位移過大，導(dǎo)致密封腔體內(nèi)外的壓力無法有效平衡，出現(xiàn)部分軸端部位密封液的物化性質(zhì)發(fā)生變化的情況，使得密封部位出現(xiàn)泄漏，不僅會(huì)污染容器內(nèi)部，還會(huì)造成高溫問題，影響攪拌設(shè)備的正常運(yùn)行。

3 機(jī)械攪拌設(shè)備的故障處理策略

3.1 故障定位

不同機(jī)械攪拌設(shè)備的生產(chǎn)工況不同，再加上其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，內(nèi)部設(shè)備的體積較大，給故障定位帶來了一定挑戰(zhàn)。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)參考機(jī)械攪拌設(shè)備的使用說明，結(jié)合故障發(fā)生時(shí)各功能部件的運(yùn)行情況，及時(shí)確定故障位置，并明確故障類別，為后續(xù)的診斷與處理工作奠定基礎(chǔ)。

3.2 故障診斷

不同類別故障的誘因和表現(xiàn)不同。例如，減速機(jī)運(yùn)行過程中的異常聲響可能來源于滾動(dòng)軸承、圓錐滾子軸承、齒輪蝸桿以及針齒銷等不同部件，因此在進(jìn)行故障診斷時(shí)，應(yīng)根據(jù)故障定位分析結(jié)果，并結(jié)合攪拌設(shè)備各功能組件的運(yùn)行原理開展綜合性診斷，全面檢查潤(rùn)滑油狀態(tài)、內(nèi)部齒輪磨損情況以及軸承磨損情況，進(jìn)而提高故障診斷的準(zhǔn)確性，使故障處理措施更加高效、可行。

3.3 故障處理

3.3.1 進(jìn)料設(shè)備調(diào)整

以皮帶機(jī)為代表的進(jìn)料裝置在運(yùn)行過程中極易發(fā)生皮帶偏離等故障，對(duì)攪拌設(shè)備的進(jìn)料效率、進(jìn)料精度、生產(chǎn)進(jìn)度以及生產(chǎn)安全產(chǎn)生不同程度的影響。在處理進(jìn)料裝置故障時(shí)，應(yīng)觀察進(jìn)料設(shè)備的運(yùn)行情況，提出有針對(duì)性的處理方案。例如，對(duì)于皮帶機(jī)偏離正常進(jìn)料軌道故障的處理，需要實(shí)時(shí)觀察皮帶機(jī)的偏離方向，及時(shí)將承載輥向皮帶偏離方向的相反方向調(diào)整，使皮帶恢復(fù)正常狀態(tài)[4]。

此外，在設(shè)備長(zhǎng)期維護(hù)中發(fā)現(xiàn)，皮帶機(jī)皮帶的長(zhǎng)短與設(shè)備的運(yùn)行壽命之間存在一定的關(guān)聯(lián)性。皮帶過長(zhǎng)或過短均可能對(duì)皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)造成影響。為此，維護(hù)人員應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況來調(diào)整皮帶長(zhǎng)度，以提升進(jìn)料設(shè)備的靈活度與穩(wěn)定性，有效避免設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)的影響。

3.3.2 除塵系統(tǒng)清理與更換

對(duì)于除塵系統(tǒng)的高溫、粉塵堆積以及粉塵泄漏等故障，技術(shù)人員需要及時(shí)清理與更換系統(tǒng)內(nèi)部的部件，減少系統(tǒng)故障對(duì)攪拌設(shè)備生產(chǎn)環(huán)境造成的影響。例如：當(dāng)除塵系統(tǒng)溫度過高時(shí)，需要及時(shí)檢查生產(chǎn)環(huán)境的通風(fēng)條件，調(diào)整風(fēng)門大小，使除塵設(shè)備及時(shí)冷卻；當(dāng)發(fā)生粉塵泄漏時(shí)，需要檢查粉塵沉積袋的狀態(tài)并進(jìn)行清理，必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行更換[5]。

3.3.3 減速機(jī)部件更換

機(jī)械攪拌設(shè)備內(nèi)部的滾動(dòng)軸承、齒輪、針齒銷等部件的磨損可能會(huì)引發(fā)減速機(jī)運(yùn)行異響，而內(nèi)部軸體連接部位松動(dòng)或關(guān)鍵零件損壞則會(huì)引發(fā)機(jī)體異常振動(dòng)。為解決上述故障，技術(shù)人員可以在故障診斷后，更換滾動(dòng)軸承、齒輪等部件，同時(shí)檢查減速機(jī)內(nèi)部的潤(rùn)滑油情況、螺栓緊固情況以及密封情況等，確保其運(yùn)行狀態(tài)正常[6]。

3.3.4 攪拌容器檢查并調(diào)整

容器內(nèi)部軸體聯(lián)結(jié)部位松動(dòng)或軸承中心偏移，都會(huì)導(dǎo)致攪拌容器在作業(yè)過程中產(chǎn)生異常振幅，進(jìn)而對(duì)攪拌的質(zhì)量與效率產(chǎn)生一定影響。在處理過程中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)需要及時(shí)對(duì)容器垂直軸線進(jìn)行檢查、調(diào)整與固定，必要時(shí)對(duì)攪拌容器進(jìn)行重新平衡，更換或校正攪拌軸，從而有效控制攪拌容器的異常振幅。

3.3.5 密封性檢測(cè)

在作業(yè)過程中，攪拌設(shè)備的密封部位可能會(huì)出現(xiàn)異常竄動(dòng)與徑向位移，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的密封性能受到影響，引發(fā)物料污染或高溫故障。技術(shù)團(tuán)隊(duì)需要按照攪拌設(shè)備運(yùn)行要求，及時(shí)檢測(cè)并調(diào)整軸向竄動(dòng)量和徑向位移量，同時(shí)檢測(cè)油封部位密封狀態(tài)，調(diào)整潤(rùn)滑油油量，以減少機(jī)體密封泄漏故障造成的影響。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械攪拌設(shè)備在運(yùn)行過程中受到物料因素及運(yùn)行工況的影響，可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障。技術(shù)人員應(yīng)了解不同類別故障的表現(xiàn)以及處理方法，給出有針對(duì)性的處理方案，提升攪拌設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。