路云軍

（中國石油蘭州石化設備維修公司，甘肅蘭州730060）

水平帶式過濾機異常故障分析

路云軍

（中國石油蘭州石化設備維修公司，甘肅蘭州730060）

對于水平帶式過濾機常見故障的發(fā)生，設備使用和維護人員能采取有效措施去控制和排除，保障裝置生產(chǎn)平穩(wěn)運行，但因沒有合理有效的措施去解決異常故障，將造成關鍵部件發(fā)生損壞，人力、配件費用浪費。本論述從故障現(xiàn)象、故障原因、解決故障過程幾方面，對水平帶式過濾機發(fā)生的兩種非常見故障進行研究，提出利用排氣節(jié)流功能回路解決氣缸“撞缸”現(xiàn)象、增加控制線路中短缺的延時功能解決減速機“打齒”故障、預防及故障排除措施的實施解決“打滑”的方法，為解決此類異常故障提供理論與實際操作的依據(jù)。

水平帶式過濾機；異常；故障

水平帶式過濾機運行過程中除一些常見故障外，不時出現(xiàn)一些異常故障。本論述針對水平帶式過濾機突發(fā)的異常故障進行分析，提出合理的解決辦法，保障設備長周期平穩(wěn)運行。經(jīng)統(tǒng)計，水平帶式過濾機異常故障可分為電氣控制和機械兩方面，具體故障現(xiàn)象表現(xiàn)為：設備在正常進料量的情況下，設備負荷突然增加，造成電動機和減速機、氣缸運行異常；設備驅(qū)動或止動機構突然性能下降，造成裝置無法平穩(wěn)生產(chǎn)，處于波動之中。

1　電動機和減速機、氣缸運行異常故障現(xiàn)狀分析

1.1設備基本情況

X套分子篩裝置過濾機濾1/1，型號：RT3.0×11.2 m2，介質(zhì)：分子篩膠體，過濾面積：11.2 m2，制造廠家：LAROX公司，投運時間：2008年10月。

1.2故障現(xiàn)象

2015年4月下旬，催化劑廠X套分子篩裝置，一臺固定盤式過濾機發(fā)生氣缸損壞故障，由于氣缸缸筒配件處于采購階段，短期內(nèi)只能降量生產(chǎn)，而NaY產(chǎn)品的急需，使得另一臺移動盤式過濾機處于超負荷狀態(tài)生產(chǎn)，在設備運行過程中，初步暴露濾盤不時發(fā)生停車現(xiàn)象。維護人員初步判斷設備近期一直處于滿負荷運行，部分時候進料量的突然增加，在最高20 Hz運行頻率的條件下，濾盤上積料增多，負荷逐步增大，超出兩臺DN200氣缸的驅(qū)動力時，濾盤被物料“壓死”，無法后撤，設備被迫停車。于是雙方協(xié)商，制定了短時間負荷增加時，提高電動機的運行頻率，由原來20 Hz增加到30 Hz，在實施此措施后，停車故障頻次得到明顯的下降。在設備運行一天后，維護人員在巡檢時發(fā)現(xiàn)進料量為12 t，運行頻率30 Hz，主氣缸無法平穩(wěn)后撤，“撞缸”現(xiàn)象嚴重，同時減速機在主氣缸后撤時發(fā)出“打齒”異響。面對這種非正常運行狀況，維護人員針對故障制定了處理措施：

（1）首先利用氣動控制回路的理論，對氣動控制方式進行改進，消減主氣缸“撞缸”現(xiàn)象。

（2）對過濾機邏輯控制順序進行改動，消除主氣缸后撤時，減速機發(fā)生“打齒”異響。

1.3處理措施的理論分析

1.3.1設備采用的主氣缸為雙作用氣缸，控制為“差動回路”方式

調(diào)速的一般方法是改變氣缸進排氣管路的阻力，利用調(diào)速閥等流量控制閥來改變進排氣管路的有效截面積，實現(xiàn)調(diào)速控制。增加的速度控制回路屬于氣動控制中的功能回路，分為進氣節(jié)流控制和排氣節(jié)流控制兩種方式。

（1）進氣節(jié)流時，當進氣腔急劇增大，進氣節(jié)流閥調(diào)節(jié)不合理，雖限制了供氣速度，使得進氣腔壓力降低，但容易造成氣缸的“爬行”現(xiàn)象。

（2）排氣節(jié)流時，在負載保持不變或微小變動的條件下，運動比較平穩(wěn)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度即可調(diào)節(jié)氣缸往復運動速度。從節(jié)流閥的開度和速度的比例性、初始加速度、緩沖能力等特性來看，雙作用氣缸一般采用排氣節(jié)流控制。

維護人員選用FESTO公司的消聲節(jié)流閥GRU-1/2，將其安裝于兩位五通電磁閥的排氣口，即原來的消聲器處，考慮電磁閥的排氣接口為G1"，節(jié)流消聲器接口為G1/2"，維護人員加工了一件外絲G1"內(nèi)絲G1/2"的過渡件，配合節(jié)流消聲器的安裝。

1.3.2移動盤式水平帶式過濾機邏輯控制順序

驅(qū)動電動機啟動，濾布拖動濾盤前行，此時真空閥處于打開狀態(tài)，排空閥關閉。濾盤行進至前位檢測開關處，PLC接受信號，控制所有真空閥關閉，排空閥打開，再內(nèi)部延時控制濾盤后撤，濾盤后撤至后位檢測開關處，PLC接受信號，控制排空閥關閉，真空閥打開，濾盤前行，依次循環(huán)執(zhí)行。

由于濾盤后撤時，減速機發(fā)生“打齒”現(xiàn)象，可以判斷為過濾機負荷過大，造成負荷過大的因素主要有兩方面：一是進料量超出設備原設計負荷；二是濾盤與濾布之間的真空沒有泄盡。

從近一周的操作運行記錄觀察，進料量一直在10～12 m3/h之間，固含量120～140 g/l，換算后設備的負荷為9.6～11.2t/h，濾餅厚度在2.5～4 cm。

在頻率沒有提高以前，減速機發(fā)生“打齒”現(xiàn)象沒有明顯暴露，但運行頻率在27 Hz以上時的，此現(xiàn)象逐漸嚴重，為此，在沒安裝節(jié)流消聲器前，對現(xiàn)場設備運行情況進行測量，前后檢測開關的間距即濾盤的行程為592 mm,系統(tǒng)風壓0.35 MPa,運行中風壓波動范圍0.03 MPa。濾盤前行時間平均為13 s，后撤時間平均為2 s,在15 s的時間內(nèi)，主氣缸切換閥和真排空閥切換兩次，造成真排空閥切換非常頻繁，感覺在真排空閥切換瞬間，濾盤就向后撤，濾盤與濾布之間的真空無法得到有效排泄，增加了過濾機濾盤后撤瞬間的負荷，延長真排空閥切換后與濾盤后撤之間的延遲時間，在此種運行條件下，將能消除后撤瞬間真空帶來的額外負荷。維護人員選用OMRON公司H3CT-8H24VDC的時間繼電器。

1.4故障處理過程

安裝節(jié)流消聲器，調(diào)節(jié)節(jié)流旋鈕，控制排氣口的流量，但在設備試運行過程中，發(fā)現(xiàn)氣缸后撤時間沒有明顯延長，氣缸的“撞缸”現(xiàn)象一直存在，進一步調(diào)節(jié)系統(tǒng)風壓，將0.35 MPa的壓力調(diào)低到0.3 MPa，氣缸后撤變得平穩(wěn)，氣缸的“撞缸”現(xiàn)象得到緩解，碰撞的力度減輕,減速機的“打齒”聲響也有降低。

安裝時間繼電器，手動調(diào)節(jié)時間1 s,減速機的“打齒”現(xiàn)象偶有發(fā)生，聲響明顯降低。但相比其他同類型的過濾機，設備一直處于異常運行之中。為此，特規(guī)定了進料量、運行頻率、真空度等操作參數(shù)，使設備處于較為平穩(wěn)的運行狀態(tài)中。在固定盤過濾機氣缸安裝到位后，該設備的運行頻率被控制在20 Hz左右，設備的異常現(xiàn)象沒有再次發(fā)生，對設備的運行參數(shù)進行了現(xiàn)場實際試驗和測量，得到表1的數(shù)據(jù)。

濾盤的行程為592 mm,系統(tǒng)風壓0.31 MPa,運行中風壓波動0.02 MPa，進料量11.24 m3/h左右，固含量120～140 g/l,濾餅厚度3.2 cm。

表1　x套分子篩濾1/1運行數(shù)據(jù)

通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，可看到隨著運行頻率的增加，前行和后撤的時間同趨勢減少，后撤時間最少可達2 s，如減去時間繼電器的延時1 s，其后撤時間在1 s左右，如系統(tǒng)風風壓增大，將可能造成設備處于異常運行狀態(tài)，“撞缸”和“打齒”的故障必然發(fā)生。

2　打滑異常故障分析

2.1設備基本情況

X套微球裝置過濾機濾2，型號：BF-20/15，介質(zhì)：微球膠體，過濾面積：35 m2，制造廠家：德國BHS公司，投運時間：1996年10月。

2.2故障現(xiàn)象

2011年3月1日X套微球裝置濾2發(fā)生打滑故障，短時間產(chǎn)量低于18 t/班都無法運行。對設備空載試運行時，設備各部分機構沒有故障現(xiàn)象，由于止動輥配件無法短時間加工到位，對真排空系統(tǒng)、張緊機構、驅(qū)動氣缸部件進行逐項檢修，同時在轉(zhuǎn)向輥的部位增加止動機構，在止動輥上采取纏濾布增加摩擦系數(shù)，對表面材質(zhì)硬化的濾布進行更換等措施，設備產(chǎn)量達到22 t/班。4月中旬，在設備停工檢修期間更換襯膠止動輥，其后故障一直沒有發(fā)生。

2.3打滑故障原因分析

過濾機打滑故障是設備上的濾布與過濾的產(chǎn)品不能連續(xù)向同一方向運行，或運行中發(fā)生停頓、向相反的方向運行。經(jīng)過多年對水平帶式過濾機的維護與檢修，在設備各部件未發(fā)生明顯硬件故障時，打滑故障多發(fā)生在過濾面積大于30 m2的過濾機上，尤其一些使用年限在10年以上的設備時有發(fā)生。

固定盤式過濾機驅(qū)動氣缸向前運行時濾布同向前行，同時止動輥利用摩擦力和張緊氣缸保持張緊狀態(tài)阻止濾布反向移動，氣缸后撤時濾布在張緊氣缸與真空吸力的作用下蓄布到過濾機進料端，依次循環(huán)運行。打滑故障發(fā)生在當主氣缸向前運行時濾布沒有同向前行，濾布與驅(qū)動輥之間產(chǎn)生停頓或向相反方向運行，張緊氣缸反向運動。

2.3.1濾布影響原因分析

催化劑濾布可分機織濾布和無紡濾布。機織濾布是由經(jīng)紗和緯紗編制而成，無紡濾布是將紡織纖維或者長絲進行定向或隨機撐列，形成纖維網(wǎng)結構，然后采用機械、熱粘或化學等方法加固而成。

無紡濾布工作面光滑，微孔分布均勻、密度好、過濾效果快、耐酸堿性優(yōu)良，在強度、緊度、厚度等方面具有獨特的風格，尺寸穩(wěn)定性極佳，濾布寬度可達5 m，適用于各種寬度的水平帶式過濾機。

機織濾布透氣性、透水性良好，不宜堵塞，濾餅易剝離，再生效果好，但濾布易磨損。

在微球生產(chǎn)過程中，幾乎全部采用無紡濾布，止動輥和驅(qū)動輥與濾布摩擦力就由兩種材質(zhì)之間的摩擦系數(shù)和接觸面的壓力決定。

在分子篩生產(chǎn)過程中，機織濾布和無紡濾布都有采用，無紡濾布采用較多，由于轉(zhuǎn)產(chǎn)頻繁，以及濾布孔隙變形后不能及時更換濾布，加上水洗機構使用循環(huán)水，造成濾布粘料，致使驅(qū)動輥與濾布之間的摩擦系數(shù)發(fā)生波動，相同作用力下，驅(qū)動輥與濾布之間的摩擦力變小。

2.3.2襯膠因素分析

BF型水平帶式過濾機的止動輥表面都襯了一層橡膠，原裝配件表面采用的材料為乙丙膠（EPDM）襯膠，由于磨損和意外損壞，止動輥進行了襯膠修復，表面采用了常用的丁晴膠（NBR）襯膠，更換后達到了原先的使用效果。

對比兩種橡膠材質(zhì)性能、特點，EPDM與NBR相比，高溫上有50℃的差距，實際使用環(huán)境中，由于驅(qū)動輥和止動輥處于的環(huán)境溫度常年在80～85℃，部分時候高達90℃。在實際使用過程中，兩者之間的耐候性和耐磨性也有一定差距，相同環(huán)境、工藝條件下止動輥上的襯膠發(fā)生硬化、磨損的效果有明顯的不同。如X套微球裝置濾2修復的止動輥，使用三年后丁晴膠部分磨損嚴重，部分硬化，而Y套微球裝置濾2的止動輥襯膠已使用十多年，手感依然保持彈性，磨損也不明顯。

2.4故障處理措施

通過上面原因的分析，為減少故障處理的時間和人力無故的浪費，對于打滑故障，維護人員可以采用以下措施去處理故障。

（1）橡膠老化失效

相對其他因素,此故障人力、時間耗費較多，會造成裝置生產(chǎn)波動，對此故障的處理需要采用預防為主，對于環(huán)境惡劣的止動輥、驅(qū)動輥最少需半年對橡膠材料檢查一次，磨損明顯或橡膠硬化時，需提前更換。

（2）真排空系統(tǒng)切換不正常

此故障是造成拖帶打滑故障的常見原因，一般在發(fā)生拖帶打滑故障時首先檢查真排空系統(tǒng)切換是否正常，真空蝶閥是否關閉嚴實，可通過排空蝶閥是否漏真空去判斷。如進行檢修可依據(jù)檢修作業(yè)規(guī)程進行檢修。

（3）張緊機構的張緊氣缸存在問題

在排除上述故障后，可通過打開張緊氣缸前后進氣接口，依次接入壓縮風判斷是否密封圈損壞，軸封是否破損。如進行檢修可依據(jù)檢修作業(yè)規(guī)程進行檢修。

（4）濾盤上負荷過大

一般易于處理，在清除積料后，設備將運行正常。

（5）濾布過濾效果不好

當濾布過濾效果不好造成負荷增加，維護人員需要根據(jù)不同的產(chǎn)品物料的化學和物理性質(zhì)、過濾精度、濾餅的剝離性能，濾布再生性能等特性綜合考慮，發(fā)生故障時及時更換濾布。

3　結束語

水平帶式過濾機異常故障發(fā)生，常常使操作與維護人員無法判別出故障的要因，提出有效的解決措施。異常故障也造成設備處于異常的運行狀態(tài)中，嚴重時致使關鍵部件發(fā)生不可修復的損壞，裝置運行發(fā)生波動。從這兩項異常故障的分析、處理過程來看，規(guī)范合理的操作規(guī)程，預防性的準備非易損配件，定期的設備維護，都可有效地減少異常故障的發(fā)生。但在異常故障突發(fā)時，從機電儀三方面同時入手處理，可有效地控制設備運行狀態(tài)，防止次生故障的發(fā)生。

［1］RT型水平帶式過濾機使用操作手冊［S］.LAROX有限公司.

［2］張永弟.液壓差動回路的設計缺陷［J］.流體傳動控制，2007（4）.

［3］謝宜蓮.帶式過濾機的技術改進和優(yōu)化［A］.第十屆催化劑設備年會論文匯編［C］.2011.

［4］三套分子篩裝置培訓教材［S］.蘭州石化催化劑廠，2004.

TF351.3

A

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.11.011

2016-8-21

路云軍（1975-），男，漢族，江蘇丹陽人，大學本科，工程師，主要從事過濾機維護及其應用方面的研究工作。