張 博 裴國(guó)學(xué)

(天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司)

回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)回轉(zhuǎn)精度修復(fù)與控制

張 博 裴國(guó)學(xué)

(天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司)

介紹了回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)滾圈更換時(shí)修復(fù)回轉(zhuǎn)精度和控制設(shè)備整體同心度的方法，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)分析、方案論證，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備整體同心度的良好控制，為設(shè)備更換滾圈和控制設(shè)備同心度提供參考。

回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī) 滾圈更換 回轉(zhuǎn)精度 控制

回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)目前已廣泛應(yīng)用于食品、化工、冶金及建材等行業(yè)，此設(shè)備在TA裝置干燥設(shè)備中起到了關(guān)鍵性的作用?；剞D(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)是依靠托輪、滾圈等傳動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)設(shè)備，使用到一定年限，滾圈與托輪表面會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕、剝落現(xiàn)象。鑒于此，天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)天華院有限公司)進(jìn)行了滾圈更換的技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、數(shù)據(jù)分析和方案論證，最終完成了對(duì)回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)兩滾圈的更換，并獲得了成功。在回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)滾圈更換領(lǐng)域，這是難度最大、精度最高、最成功的案例，為將來(lái)行業(yè)內(nèi)設(shè)備維修保護(hù)提供了有力的參考依據(jù)。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)由筒體(包括殼體、蒸汽管、汽室、錘擊器)、進(jìn)出料螺旋、進(jìn)出料端密封、加熱系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)(包括電機(jī)、減速機(jī)、齒輪、托輪、托輪擋輪、滾圈)和潤(rùn)滑系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)7 200h的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可用于含乙烷、甲醇及醋酸等有機(jī)揮發(fā)份物料的干燥，具有熱效率高、間接加熱、溶劑易回收的特點(diǎn)，要求設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、密封性好。

中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)上海石化)的某臺(tái)回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)，2005年11月投用，截止更換滾圈已運(yùn)行8.5年。目前設(shè)備進(jìn)料端與出料端滾圈外圓面出現(xiàn)嚴(yán)重點(diǎn)蝕、剝落現(xiàn)象，使設(shè)備沖擊和振動(dòng)加大，影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，若仍然堅(jiān)持運(yùn)轉(zhuǎn)可能對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成永久性損傷，造成設(shè)備主體同心度下降和進(jìn)出料端密封性能下降，使物料泄漏，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境污染，存在很大的質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。

圖1 回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2 滾圈更換方案的實(shí)施與筒體同心度的控制

針對(duì)上海石化回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)所出現(xiàn)的狀況，基于盡量改動(dòng)小、投資少的原則，天華院有限公司提出改造方案，決定更換進(jìn)出料端滾圈和磨損較嚴(yán)重的楔形滾圈墊板，保留部位的墊板作原始找正參考基準(zhǔn)，并保持原始回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)安裝基礎(chǔ)、所有工藝管口方位和定位尺寸不變。

2.1 改造前設(shè)備原始數(shù)據(jù)測(cè)量并判定運(yùn)行狀態(tài)

設(shè)備圓周共有40個(gè)楔形墊板，為了更好地控制筒體，把筒體圓周等分成20份并進(jìn)行編號(hào)(1#～20#)，設(shè)備整體做好統(tǒng)一標(biāo)記，并用百分表測(cè)各處的原始跳動(dòng)值，筒體測(cè)量部位示意圖如圖2(圖2由圖1簡(jiǎn)化而來(lái))所示，由于J處接管為軟連接，因此不測(cè)量J處數(shù)據(jù)。

圖2 筒體測(cè)量部位示意圖

設(shè)備外形尺寸和機(jī)械參數(shù)如下：

筒體內(nèi)徑φ3.4m

筒體長(zhǎng)度 27.7m

傳熱面積 1 250m2

機(jī)身轉(zhuǎn)速 1.0～4.5r/min

主要材料 316L

設(shè)備自重 140t

處理能力 52t/h

分析測(cè)量數(shù)據(jù)(表1)，出料端滾圈徑向(G處)跳動(dòng)值接近4.5mm，磨損嚴(yán)重。出料端端法蘭處徑向(I處)跳動(dòng)值為4.1mm，跳動(dòng)較大。A、B、C、D、E、F、H處數(shù)值良好。進(jìn)料端與出料端滾圈跳動(dòng)偏差不同步，且進(jìn)料端滾圈徑向跳動(dòng)與出料端滾圈徑向跳動(dòng)相差近4倍，這直接導(dǎo)致了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)跳動(dòng)。

表1 設(shè)備筒體各部位原始跳動(dòng)值

(續(xù)表1)

2.2 方案的確定

根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)(圖3)和現(xiàn)場(chǎng)條件，決定通過(guò)調(diào)整楔形墊板來(lái)控制設(shè)備整體同心度，從而完成更換滾圈。

圖3 設(shè)備結(jié)構(gòu)局部示意圖

對(duì)于進(jìn)料端，割外側(cè)擋塊，拆舊滾圈，然后用環(huán)規(guī)測(cè)筒體楔形墊板處圓度，經(jīng)測(cè)量原始楔形墊板與環(huán)規(guī)內(nèi)徑貼合率為80%，最大間隙處為1mm，分析知，原始楔形墊板貼合良好，利用原始楔形墊板可基本保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的原基準(zhǔn)。

對(duì)于出料端，由于設(shè)備進(jìn)出料端結(jié)構(gòu)尺寸不同，需改變楔形墊板尺寸來(lái)調(diào)整設(shè)備筒體的同心度。 根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸確定新滾圈的尺寸，出料端滾圈內(nèi)徑比進(jìn)料端滾圈內(nèi)徑大90mm。根據(jù)原始楔形墊板的尺寸和新滾圈的尺寸確定新楔形墊板的尺寸，并留有一定余長(zhǎng)，新楔形墊板的尺寸示意圖如圖4所示。

由圖4可知，兩種新楔形墊板的最大補(bǔ)償余量均為5.2mm。更換新滾圈時(shí)，可依靠楔形墊板的調(diào)整來(lái)保證設(shè)備整體同心度。

a. 進(jìn)料端

b. 出料端

2.3 初次定位

對(duì)于進(jìn)料端，電弧氣刨割除20塊磨損嚴(yán)重的楔形墊板(間隔一塊割一塊)，打磨筒體墊板至光滑，并對(duì)割除楔形墊板處的焊縫做PT檢測(cè)，確保無(wú)裂紋后即可安裝新滾圈。新滾圈安裝后，用4塊新?lián)鯄K點(diǎn)焊于原始楔形墊板上，對(duì)新滾圈進(jìn)行軸向定位，然后用4塊新楔形墊板分別在筒體上下左右對(duì)稱(chēng)方位(2#、12#、7#、17#)對(duì)滾圈進(jìn)行初次定位并打緊，對(duì)滾圈進(jìn)行基本固定。測(cè)滾圈內(nèi)表面與原始楔形墊板的間隙值(表2)。

表2 進(jìn)料端滾圈初次定位間隙測(cè)量值

分析表2數(shù)據(jù)可知，進(jìn)料端滾圈處筒體2#方位基本為高點(diǎn)，12#方位為低點(diǎn)，兩點(diǎn)偏差為1.1mm，但是該處筒體整體最大偏差為2.4mm，則應(yīng)進(jìn)行下一步調(diào)整。

對(duì)于出料端，電弧氣刨割除20塊磨損嚴(yán)重的楔形墊板(間隔一塊割一塊)，打磨筒體墊板至光滑，并對(duì)割除楔形墊板處的焊縫做PT檢測(cè)，確保無(wú)裂紋后即可安裝新滾圈。

新滾圈安裝后，用4塊新?lián)鯄K點(diǎn)焊于原始楔形墊板上，對(duì)滾圈進(jìn)行軸向定位，然后用4塊新楔形墊板分別在筒體上下左右對(duì)稱(chēng)方位(2#、12#、7#、17#)對(duì)滾圈進(jìn)行初次定位并打緊，對(duì)滾圈進(jìn)行基本固定。測(cè)滾圈內(nèi)表面與原始楔形墊板的間隙值(表3)。

表3 出料端滾圈初次定位間隙測(cè)量值

分析表3數(shù)據(jù)可知，出料端滾圈處筒體對(duì)點(diǎn)方位偏差基本相同，但是該處筒體整體最大偏差為5mm，則應(yīng)進(jìn)行下一步的調(diào)整。

2.4 一次調(diào)整

把筒體復(fù)位，重新放在托輪上，測(cè)量進(jìn)出料端滾圈內(nèi)表面與原始楔形墊板的間隙，并通過(guò)新楔形墊板進(jìn)行調(diào)整(由于出料端滾圈處間隙大，調(diào)整難度加大，按實(shí)際情況需增加8塊新楔形墊板進(jìn)行調(diào)整，編號(hào)：1#、3#、5#、8#、10#、14#、16#、19#)，調(diào)整到最大偏差小于2mm時(shí)，新楔形墊板打緊并點(diǎn)焊在筒體斜墊板上，即對(duì)滾圈進(jìn)行基本固定。最后盤(pán)車(chē)測(cè)進(jìn)料端進(jìn)料口的徑向跳動(dòng)值(表4)、出料端端法蘭的徑向跳動(dòng)值(表5)和齒圈的徑向跳動(dòng)值(表6)。

表4 進(jìn)料端進(jìn)料口徑向跳動(dòng)值

表5 出料端端法蘭徑向跳動(dòng)值

表6 齒圈徑向跳動(dòng)值

分析表4數(shù)據(jù)可知，進(jìn)料端進(jìn)料口處筒體對(duì)點(diǎn)偏差最大值為1.00mm，整體最大偏差為1.77mm ，該值在允許范圍內(nèi)。分析表5數(shù)據(jù)可知，出料端端法蘭處筒體對(duì)點(diǎn)偏差最大值為2.84mm，因整體最大偏差為3.19mm，該值偏大，所以需進(jìn)行二次調(diào)整。分析表6數(shù)據(jù)可知，齒圈的最大跳動(dòng)值為2mm，與原始跳動(dòng)值一致。

由圖5尺寸可知，調(diào)整出料端滾圈對(duì)進(jìn)料端進(jìn)料口處有一定的影響，要想調(diào)整出料端端法蘭處的偏差2.84mm (單邊為1.42mm)，則出料端滾圈處應(yīng)調(diào)整1.07mm，從而使進(jìn)料端進(jìn)料口處變動(dòng)0.30mm，對(duì)進(jìn)料端影響很小。所以只需對(duì)出料端滾圈進(jìn)行二次調(diào)整。

圖5 設(shè)備滾圈跨距尺寸示意圖

2.5 二次調(diào)整

根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析，出料端滾圈10#位置應(yīng)向20#位置移動(dòng)1.1mm，所以對(duì)已經(jīng)定位的新楔形墊板做出如圖6所示要求，內(nèi)圈數(shù)據(jù)為筒體移動(dòng)距離，外圈數(shù)據(jù)為新楔形墊板進(jìn)退距離。

圖6 新楔形墊板的移動(dòng)要求

出料端滾圈處筒體10#位置向20#位置移動(dòng)1.1mm，其他存在已定位新楔形墊板的位置也會(huì)隨之移動(dòng)相應(yīng)的距離，通過(guò)計(jì)算可得出筒體每個(gè)方位移動(dòng)的距離，進(jìn)而可得出筒體每個(gè)方位新楔形墊板進(jìn)退的距離(圖6)。

按圖6尺寸要求對(duì)新楔形墊板進(jìn)行二次調(diào)整，把所有新楔形墊板打緊并點(diǎn)焊在筒體斜墊板上。最后盤(pán)車(chē)測(cè)出料端端法蘭的徑向跳動(dòng)值(表7)。

表7 出料端端法蘭徑向跳動(dòng)值

分析表7數(shù)據(jù)可知，出料端端法蘭處筒體對(duì)點(diǎn)偏差最大值為1.32mm，整體最大偏差為1.50mm，該值在允許范圍內(nèi)。綜上，進(jìn)料端進(jìn)料口、出料端端法蘭處的跳動(dòng)值在允許范圍內(nèi)，則可對(duì)進(jìn)出料端滾圈處的所有新楔形墊板進(jìn)行研裝。

2.6 研裝新楔形墊板

具體操作時(shí)，先研裝其他未定位的新楔形墊板，再研裝已定位的墊板。對(duì)于每一個(gè)新楔形墊板，用紅丹粉涂抹于其內(nèi)側(cè)面，便于新楔形墊板與筒體墊板之間貼合點(diǎn)的觀察，當(dāng)貼合率在70%以上且貼合點(diǎn)均布時(shí)，可打緊新楔形墊板并點(diǎn)焊。

研裝完畢后，測(cè)量進(jìn)料端進(jìn)料口的徑向跳動(dòng)值(表8)、出料端端法蘭的徑向跳動(dòng)值(表9)和齒圈的徑向跳動(dòng)值(表10)。

表8 進(jìn)料端進(jìn)料口徑向跳動(dòng)值

表9 出料端端法蘭徑向跳動(dòng)值

表10 齒圈徑向跳動(dòng)值

分析表8數(shù)據(jù)可知，進(jìn)料端進(jìn)料口處筒體對(duì)點(diǎn)偏差最大值為1.34mm，整體最大偏差為1.15mm，該值在允許范圍內(nèi)。分析表9數(shù)據(jù)可知，出料端端法蘭處筒體對(duì)點(diǎn)偏差最大值為1.81mm，整體最大偏差為1.75mm，該值在允許范圍內(nèi)。分析表10數(shù)據(jù)可知，齒圈的最大跳動(dòng)值為2.2mm，其與原始跳動(dòng)值基本一致。

研裝完畢后，進(jìn)料端進(jìn)料口、出料端端法蘭、齒圈處的跳動(dòng)值均在允許范圍內(nèi)，則應(yīng)進(jìn)行下一步對(duì)新楔形墊板的焊接。

2.7 新楔形墊板和新?lián)鯄K焊接

為使后續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)趨于良好，應(yīng)確定焊接順序。由表8中的數(shù)據(jù)可知，進(jìn)料端進(jìn)料口徑向跳動(dòng)數(shù)據(jù)較好，符合要求，即可從上部開(kāi)始焊接。對(duì)所有新楔形墊板先整體焊一遍，再整體焊第2遍，依次焊完[2]。

由表9、10中的數(shù)據(jù)可知，齒圈徑向跳動(dòng)偏差與出料端端法蘭徑向跳動(dòng)偏差方向一致，修復(fù)出料端端法蘭徑向跳動(dòng)偏差可改善齒圈徑向跳動(dòng)偏差，即只需要對(duì)出料端端法蘭徑向跳動(dòng)進(jìn)行修復(fù)改善。分析表9中的數(shù)據(jù)，應(yīng)使筒體向7#～9#位置靠近。將筒體的7#～9#位置轉(zhuǎn)至下部，對(duì)此3處位置的新楔形墊板連續(xù)一次性焊完。其余未焊新楔形墊板在上部開(kāi)始焊接。最后新?lián)鯄K左右對(duì)稱(chēng)焊接于新楔形墊板上。

焊接完畢后，測(cè)量進(jìn)料端進(jìn)料口的徑向跳動(dòng)值(表11)、出料端端法蘭的徑向跳動(dòng)值(表12)和齒圈的徑向跳動(dòng)值(表13)。

表11 進(jìn)料端進(jìn)料口徑向跳動(dòng)值

表12 出料端端法蘭徑向跳動(dòng)值

表13 齒圈徑向跳動(dòng)值

分析表11數(shù)據(jù)可知，進(jìn)料端進(jìn)料口處筒體對(duì)點(diǎn)偏差最大值為1.13mm，整體最大偏差為1.40mm，符合要求。分析表12數(shù)據(jù)可知，出料端端法蘭處筒體對(duì)點(diǎn)偏差最大值為1.48mm，整體最大偏差為1.48mm，符合要求。分析表13數(shù)據(jù)可知，齒圈的最大跳動(dòng)值偏差為2mm，其與原始跳動(dòng)值一致。

3 結(jié)束語(yǔ)

這次滾圈更換和設(shè)備整體找同心度的工作獲得了圓滿(mǎn)成功，設(shè)備能夠平穩(wěn)運(yùn)行、正常生產(chǎn)作業(yè)，并得到了業(yè)主的高度認(rèn)可。目前，對(duì)于國(guó)內(nèi)一些回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)來(lái)說(shuō)，設(shè)備的滾圈已到了一定的維修更換周期，不管是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)還是國(guó)外進(jìn)口的回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)，這種技術(shù)對(duì)滾圈的更換和設(shè)備整體同心度的保證都起到了一定的作用，具有極大的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，并創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益，填補(bǔ)了行業(yè)內(nèi)的空白。

[1] 于才淵，王寶和，王喜忠.干燥裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2] 李亞江，劉強(qiáng)，王娟.焊接質(zhì)量控制與檢驗(yàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

張博(1988-)，助理工程師，從事化工設(shè)備相關(guān)工作，thkjzb@163.com。

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0254-6094(2017)02-0228-07

2016-05-09，

2016-12-06)