章 英

(中國石化上海石油化工股份有限公司腈綸部， 200540)

技術(shù)進步

腈綸二步法工藝中間工段設(shè)備故障分析與改進

章 英

(中國石化上海石油化工股份有限公司腈綸部， 200540)

設(shè)備故障分析的目的不僅在于找出故障發(fā)生的原因，更重要的是提出并實施有效的改進措施，避免同類故障的再次發(fā)生。對腈綸二步法工藝從紡絲到后處理的中間工段設(shè)備故障進行了分析，找到了問題的根源，并采取了相應(yīng)的改進措施，有效降低了中間工段設(shè)備故障率，提高了設(shè)備運行的可靠性。

中間工段 設(shè)備 故障 分析 改進

中國石化上海石油化工股份有限公司腈綸部(以下簡稱腈綸部)二步法工藝紡絲及后處理共有6條生產(chǎn)線，于1991年及2001年先后從日本川崎公司引進，生產(chǎn)線由前工段、中間工段及后工段組成。前工段主要將原液通過紡絲成形、水洗、拉伸和干燥致密化等過程紡制成纖維;中間工段主要對經(jīng)過致密化處理的絲束進行卷曲、定型、上油和后干燥，以增強纖維抱合力，提高纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及抗靜電能力;后工段則根據(jù)用戶需要，將纖維切斷、打包。

經(jīng)過十幾年的運行，設(shè)備性能有所下降，故障明顯增多，尤其是前工段。為此，多年來在前工段設(shè)備上投入了一定的人力及物力，設(shè)備運行狀態(tài)有了一定程度的改善，因故障導(dǎo)致的非計劃停車有所減少，但中間工段的設(shè)備故障率較難控制，其中卷曲機、定型機和上油機故障頻繁，不僅直接影響到整條生產(chǎn)線的平穩(wěn)運行，而且增加了單耗及能耗。因此，降低中間工段設(shè)備故障率至關(guān)重要。

1 中間工段設(shè)備故障情況

據(jù)統(tǒng)計，2009年中間工段共發(fā)生設(shè)備故障127次，其中主要設(shè)備故障次數(shù)及其在整個工段設(shè)備故障中所占比例見表1。

表1 中間工段主要設(shè)備故障統(tǒng)計

由表1可知，卷曲、定型設(shè)備故障次數(shù)較多，分別占中間工段設(shè)備故障次數(shù)的38%及48%。

卷曲機常見故障為卷曲機頭跳動，上、下卷曲輪軸承損壞、卷曲夾持氣缸漏氣、卷曲輸送帶破損和氣源系統(tǒng)漏氣等，尤以下卷曲輪軸承故障居多;定型機常見故障為氣缸漏氣、氣缸活塞桿斷裂、鋪絲進格鏈條的銷子斷裂并脫落等，尤以氣缸漏氣居多;上油機常見故障為傳動鏈條斷裂、羅拉與傳動軸之間的配合松動及傳動軸斷裂等。

2 故障原因分析及對策

2.1 下卷曲輪軸承故障分析及對策

影響生產(chǎn)運行的卷曲機故障主要是卷曲頭中的下卷曲輪軸承損壞，經(jīng)分析系工藝改進所致:原先的工藝是卷曲后進行定型、上油和后干燥，現(xiàn)改成卷曲與上油同步進行，以節(jié)約能源，減少后干燥工序蒸汽消耗。由于工藝改進后絲束變得更柔軟，經(jīng)卷曲輪高速擠壓，大量的油劑和水分被擠出，濺到下卷曲輪軸承座上，對軸承座形成一定程度的沖刷。同時，由于卷曲輪軸肩與油封之間的軸向位移較小(5 mm)，使絲束帶入卷曲輪輪軸上含油劑的熱水(85℃)沿著軸肩直接流至油封處(油封的材質(zhì)為丁腈橡膠)加快了油封的老化，使其過早失效;含油劑的熱水進入軸承，又導(dǎo)致軸承潤滑不良而過早損壞。

針對上述情況采取了以下改進措施:

(1)將卷曲機前預(yù)熱水槽內(nèi)的導(dǎo)絲托板前移，減少隨絲束帶入卷曲輪的熱水量;

(2)對卷曲頭絲束引入口的擋水板兩邊進行折邊，以阻止水從擋水板兩側(cè)溢出，同時在擋水板中間開鑿引流槽進行有效引流;

(3)對下卷曲輪輪軸的結(jié)構(gòu)加以改進(如圖1所示)，將卷曲輪軸承的軸肩縮短20 mm，使之與油封之間的軸向位移擴大到25 mm;在縮短了的軸肩上開出5 mm×5 mm的引流槽，并在油封外側(cè)加裝甩水環(huán)［1］，以減少或避免含油劑的熱水直接接觸油封;選用唇口材質(zhì)為A202專有抗磨材料、O形圈為氟橡膠的AIG523復(fù)合油封替代原先的油封。

圖1 下卷曲輪軸結(jié)構(gòu)改進前后對照

經(jīng)過改進的卷曲機試用情況表明，含油劑的熱水對軸承座的沖刷現(xiàn)象明顯減少。根據(jù)復(fù)合油封棉型油劑浸泡腐蝕試驗，復(fù)合油封有效杜絕了滲漏，延長了軸承的使用壽命。經(jīng)在線跟蹤，卷曲機頭達到了6個月使用期限要求。

2.2 上油鋼羅拉傳動軸故障分析及對策

上油鋼羅拉組件中的羅拉與傳動軸的配合處經(jīng)常出現(xiàn)松動。

根據(jù)檢修記錄，2008年5月前上述情況平均每2～3個月發(fā)生一次。對羅拉與傳動軸的配合進行了調(diào)整，對傳動軸的應(yīng)力集中部位進行了適當?shù)膱A角過渡加工，根據(jù)羅拉轉(zhuǎn)動方向?qū)鲃虞S端螺紋旋向進行合理調(diào)整，并于2008年5月開始試用。

試用13個月期間未發(fā)生故障，羅拉與傳動軸之間無異常磨損，傳動軸端鎖緊螺母也無松動現(xiàn)象，但2009年7月發(fā)生了傳動軸斷裂故障。

鑒于上述情況，對傳動軸所受的載荷進行了分析，并改進了設(shè)計，即在上一次改進的基礎(chǔ)上，將軸肩左移40 mm，使軸肩處承受的彎矩由M1變?yōu)镸2，這樣可減少35%載荷影響［2］(見圖2)。

圖2 傳動軸的載荷與彎矩

另外，將傳動軸軸肩處的過渡圓角改為5 mm倒角，以消除應(yīng)力集中的影響，避免軸肩處斷裂。

再次改進的羅拉組件于2009年10月在生產(chǎn)線上試用以來，未發(fā)生傳動軸斷裂這種異常情況，提高了設(shè)備的使用性能。

2.3 定型機氣缸密封漏氣分析及對策

每條二步法生產(chǎn)線中的定型鋪絲和引絲區(qū)域配有3只纜索氣缸，這種氣缸廣泛應(yīng)用于行程長而空間小的場合。該氣缸由纜索帶動活塞進行往復(fù)運動，平均每30 s就要動作一次，氣缸行程時間預(yù)先設(shè)定，超過設(shè)定時間系統(tǒng)就會出錯。

連續(xù)化生產(chǎn)情況下氣缸頻繁動作，氣缸的密封圈容易磨損而發(fā)生漏氣。漏氣會造成氣缸動作不到位和設(shè)備損壞，能耗上升。改造前定型鋪絲和引絲區(qū)域纜索氣缸的平均壽命僅為3～4個月，而更換一套纜繩需花費4 000元左右，運行成本非常高。

為了改善設(shè)備性能，降低檢修費用，對氣缸進行重新選型。根據(jù)工況條件及工藝參數(shù)要求，選用德國ORIGA OSP－P 40－00000－1700LB無桿氣缸替代原來的日本纜索氣缸。OSP－P系列無桿氣缸是一種獨立的往復(fù)直線執(zhí)行器，可安裝在任何平面或方位上。沿缸筒的軸向有一條與缸筒外徑偏心的長槽，長槽的密封采用的是金屬密封專利技術(shù)。密封用內(nèi)、外鋼帶具有耐腐蝕和使用壽命長等特點，表面經(jīng)硬化處理的內(nèi)鋼帶沿著槽整個長度運行，當活塞通過時提供金屬與金屬的密封;外鋼帶作為防塵帶以防外部細小顆粒進入。這種氣缸具有三面燕尾槽的構(gòu)造和模塊化的部件，并且易于組裝。無桿氣缸以其特有的運行穩(wěn)定性、良好的自行導(dǎo)向性和獨特的金屬密封，實現(xiàn)了氣缸的超長周期運行(使用周期可達到3～4 a)，且具有免維護的特點。

2005年3月用無桿氣缸替代纜索氣缸在生產(chǎn)線上進行試用，3年內(nèi)沒有發(fā)生氣缸密封故障。鑒于上述試用情況，2008年下半年至2009年12月在6條二步法生產(chǎn)線的定型鋪絲和引絲區(qū)域進行了無桿氣缸的推廣使用。到目前為止，這類氣缸的運行仍較為平穩(wěn)。以無桿氣缸替代纜索氣缸，不僅解決了氣缸密封過早失效問題，而且節(jié)約了大量能耗及檢修費用。

3 結(jié)語

對腈綸二步法生產(chǎn)中間工段的設(shè)備進行了改進，使中間工段設(shè)備故障率得到了控制，大大提高了設(shè)備運行的可靠性。據(jù)統(tǒng)計，2010年卷曲機、定型機、上油機等設(shè)備故障率較2009年改進前分別下降43.8%、55%和33.3%，尤其是卷曲機和定型機，改進后設(shè)備故障明顯降低，對提高中間工段設(shè)備運行性能起到了關(guān)鍵的作用，確保了腈綸生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運行。

［1］ 徐灝，邱宣懷 ，蔡春源，等．機械設(shè)計手冊(第3卷)［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1991:18－58．

［2］ ［蘇］C．B．謝聯(lián)先．機械零件的承載能力和強度計算［M］．汪一麟，譯．北京:機械工業(yè)出版社，1984:454－462．

Analysis on Equipment Failure in Middle Section of Acrylic Two－step Process and the Improvement Measures

Zhang Ying
(Acrylic Fiber Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co．，Ltd．200540)

The purpose of equipment failure analysis is no only to find out the causes but also to raise and implement effective improvement measures so as to avoid recurrence of similar failures．The equipment failure in middle section of acrylic two－ step process was analyzed，the causes were found out and corresponding improvement measures were adopted，so that the failure rate in middle section was reduced effectively and the reliability of equipment operation was improved．

middle section，device，failure，analysis，improvement

1674－1099 (2012)03－0034－03

TQ342+.31

A

2012-03-27。

章英，女，1965年出生，工程師，畢業(yè)于華東理工大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，主要從事設(shè)備管理工作。