劉志平

（云南三環(huán)中化化肥有限公司，云南 昆明 650114）

萃取磷酸的反應(yīng)過程是液體浸蝕固體的過程。在攪拌的作用下，萃取磷酸的反應(yīng)不僅取決于液體湍流運(yùn)動(dòng)的速度，同時(shí)也取決于液體與固體顆粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此加強(qiáng)攪拌有利于獲得最大的P2O5轉(zhuǎn)化率。在這種情況下，攪拌的作用有：使液-固相混合均勻，促進(jìn)料漿循環(huán)，破除泡沫。這樣在設(shè)計(jì)攪拌槳時(shí)希望獲得很大的攪拌強(qiáng)度，導(dǎo)致軸功率設(shè)計(jì)的很大。［1］

我公司目前有兩個(gè)300kt／a的方格槽，分18個(gè)區(qū)，每區(qū)安裝1臺(tái)攪拌器，其中12臺(tái)安裝在反應(yīng)區(qū)，6臺(tái)安裝在消化區(qū)。反應(yīng)區(qū)的物料從一區(qū)到六區(qū)，六區(qū)再經(jīng)軸流泵抽到閃蒸室內(nèi)回流到一區(qū)，如此循環(huán)。在此過程中，6個(gè)區(qū)的攪拌器起到物料混合和物料循環(huán)的作用，由于強(qiáng)度大、負(fù)荷高，攪拌器在運(yùn)行過程中故障頻發(fā)。本文主要圍繞我公司反應(yīng)槽攪拌器運(yùn)行過程中存在的問題進(jìn)行分析，找到根本原因并提供解決辦法。

1 攪拌槳軸

軸斷是反應(yīng)槽攪拌器的主要故障，表1為近年攪拌軸斷裂統(tǒng)計(jì)情況。

表1 近年來反應(yīng)槽攪拌器軸斷情況統(tǒng)計(jì)

1.1 攪拌槳軸斷裂的原因分析

1）攪拌器在運(yùn)行過程中，物料通過下層槳實(shí)現(xiàn)軸向翻動(dòng)，通過上層槳實(shí)現(xiàn)循環(huán)流動(dòng)。槳葉直徑下層2250mm，上層1940mm，軸長L＝6862mm，轉(zhuǎn)速n＝64r／min。反應(yīng)槽料漿含固量約33%左右，固體顆粒易于沉淀，因此攪拌器必須長周期運(yùn)行，其運(yùn)行率和運(yùn)行時(shí)間均高于其他設(shè)備。在攪拌過程中槳葉發(fā)生磨損，槳葉局部斷裂后引起不平衡和振動(dòng)，導(dǎo)致攪拌軸發(fā)生斷裂，基本每年都需打撈2～3次攪拌軸，故障率高，作業(yè)過程風(fēng)險(xiǎn)大。

2）上層槳葉形式為45°PBT，下層槳葉形式為GCH2000-RA，即變截面變傾角推進(jìn)式。在實(shí)際生產(chǎn)中，下層槳的磨損較上層槳嚴(yán)重，基本在運(yùn)行1年后，下層槳就會(huì)磨出豁口不一，形狀各異的缺口?？紤]到生產(chǎn)成本，往往在大檢修時(shí)會(huì)對(duì)下層槳葉進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù)。由于現(xiàn)場(chǎng)施工的局限性，焊接變形無法消除，且修復(fù)后的攪拌槳無法做動(dòng)、靜平衡試驗(yàn)，運(yùn)行時(shí)振動(dòng)大，電流波動(dòng)達(dá)10～20A，與換新槳葉的攪拌槳區(qū)別明顯 （見表2），挖補(bǔ)的槳葉在焊縫處易斷裂，同樣會(huì)導(dǎo)致攪拌軸故障。

表2 反應(yīng)槽攪拌器運(yùn)行情況

表2為2018年磷酸Ⅱ期萃取槽復(fù)槽時(shí)收集的攪拌器運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中三區(qū)和五區(qū)為修復(fù)槳葉，其他區(qū)為新槳葉，振幅和電流波動(dòng)情況對(duì)比明顯差異。

3）磷酸反應(yīng)槽攪拌軸為異徑軸，直徑為Φ273×Φ450，長度分別為2370mm＋4492mm，攪拌軸壁厚12mm，材質(zhì)316L。異徑軸內(nèi)部連接采用法蘭鑲嵌，外部焊接而成。在運(yùn)行過程中，振動(dòng)和擺動(dòng)通常來自于下層槳葉，而受扭矩和剪切力最大的位置在上層槳葉輪轂的上下，該處存在異徑管焊接，輪轂與上、下軸的焊接，應(yīng)力比較集中，易引起焊口脆化，產(chǎn)生疲勞裂紋。當(dāng)攪拌槳出現(xiàn)異常情況時(shí)，此位置最容易發(fā)生斷裂。

1.2 攪拌槳軸斷裂的防范措施

1）下層槳葉的材質(zhì)為316L，槳葉末梢速度7.54m／s，在攪拌過程中產(chǎn)生軸向流和部分渦流，加劇槳葉的磨損［2］。實(shí)踐證明，下層槳葉運(yùn)行6個(gè)月后，槳葉末梢厚度逐漸變薄，當(dāng)運(yùn)行1年后，末梢被逐漸磨蝕掉，并且逐步傷及槳葉筋板。當(dāng)槳葉尖端強(qiáng)度不足時(shí)，攪拌過程中碰到大的垢塊或異物，槳葉瞬間發(fā)生斷裂，從而導(dǎo)致振幅加劇，槳軸斷裂。因此，在運(yùn)行過程中，需對(duì)每一根攪拌軸的運(yùn)行和維修進(jìn)行詳細(xì)記錄，分析其運(yùn)行周期。正常的預(yù)防措施就是根據(jù)槳葉的使用周期定期檢查更換，在日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)攪拌器電流波動(dòng)大、振幅加劇達(dá)到7mm／s以上時(shí)，立刻安排停車檢查，可基本避免攪拌軸斷裂事故發(fā)生。

2）是否進(jìn)行槳葉挖補(bǔ)必須根據(jù)實(shí)際磨損情況和位置判定。當(dāng)槳葉磨損到筋板，由于挖補(bǔ)的面積較大且在變傾角的位置，修復(fù)后槳葉壽命短，不建議進(jìn)行挖補(bǔ)，宜更換新槳葉。因此槳葉修復(fù)僅限于末梢位置磨蝕后小面積挖補(bǔ)，焊縫要打坡口，焊接前余熱，先將挖補(bǔ)的位置點(diǎn)焊固定后，在焊縫區(qū)域分段點(diǎn)焊一塊筋板防止焊接變形，這樣修復(fù)可保證槳葉使用壽命和攪拌槳運(yùn)行穩(wěn)定。

3）槳軸斷裂除了上述的槳葉磨損和槳葉斷裂因素外，還有一個(gè)主要因素就是槳軸焊縫和長期運(yùn)行導(dǎo)致的應(yīng)力斷裂。在裝置大檢修或日常維護(hù)中，經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)上層槳葉輪轂的上、下焊縫有裂紋。槳軸一旦出現(xiàn)裂紋，首先是軸強(qiáng)度已不足，其次軸的直線度也已經(jīng)不在要求范圍內(nèi)，會(huì)加速軸的斷裂。針對(duì)這個(gè)問題，我公司對(duì)攪拌軸上層輪轂處進(jìn)行焊接筋板加強(qiáng)，見圖1。

圖1 反應(yīng)槽攪拌軸加筋板前后示意圖

輪轂上下沿圓周方向各焊4塊筋板，對(duì)槳軸最薄弱位置進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，基本避免槳軸斷裂的事故發(fā)生。

通過采取以上措施，近兩年磷酸反應(yīng)槽攪拌器軸斷事故降為0，降低了維修成本，實(shí)現(xiàn)了長周期運(yùn)行，同時(shí)控制了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2 減速機(jī)

2.1 減速機(jī)原理

我公司反應(yīng)槽攪拌器減速機(jī)廠商為日本住友，型號(hào)PVD9080R3L-RLF-22.4，三級(jí)齒輪減速，與電機(jī)之間采用液力偶合器直連，減速機(jī)自帶油泵，與一級(jí)齒輪連接傳動(dòng)，油泵主要對(duì)上端軸承和內(nèi)部齒輪進(jìn)行潤滑。減速機(jī)軸承和油泵端面為平面密封，輸入軸和輸出軸為骨架油封密封。由于運(yùn)行時(shí)間長，輸入和輸出端漏油嚴(yán)重，新油封換上后使用周期約3個(gè)月，減速機(jī)軸也出現(xiàn)不同程度的磨損，泄漏情況難杜絕，減速機(jī)運(yùn)行隱患非常大，現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生難維護(hù)。

2.2 減速機(jī)漏油原因

1）我公司反應(yīng)槽攪拌器運(yùn)行電流在160～200A，減速機(jī)輸出功率為80～105kW，減速機(jī)箱體溫度長期處于75～85℃，內(nèi)部油溫在90℃。一般骨架油封材料為丁晴橡膠，在高溫下，丁晴橡膠極易老化，受用壽命縮短，油封唇口老化變硬，還會(huì)導(dǎo)致減速機(jī)軸磨損，發(fā)生漏油。

2）減速機(jī)油溫高，油的流動(dòng)性更好，齒輪表面不能形成良好的油膜，齒輪磨損加劇，油質(zhì)變差加劇磨損，形成惡性循環(huán)。油溫高導(dǎo)致流動(dòng)性強(qiáng)也會(huì)導(dǎo)致油封處泄漏。

2.3 減速機(jī)故障預(yù)防措施

1）要消除減速機(jī)故障和隱患，需從根本上解決油溫高的問題。由于設(shè)計(jì)時(shí)減速機(jī)自帶的只有風(fēng)扇散熱，風(fēng)扇只能對(duì)箱體表面散熱，且箱體由于粉塵、污垢堆積后導(dǎo)致散熱效果差。經(jīng)過查閱相關(guān)資料和了解相關(guān)信息，我公司對(duì)5區(qū)攪拌器安裝風(fēng)冷系統(tǒng)，通過油泵使減速機(jī)箱體內(nèi)的潤滑油在板式換熱器內(nèi)循環(huán)，板式換熱器通過風(fēng)扇吹風(fēng)散熱。目前5區(qū)攪拌器減速機(jī)箱體油溫只有50～55℃，下降30℃，油封使用壽命延長，漏油和潤滑問題得到極大改善。2）采用耐溫性和耐老化性更好的氟橡膠油封，它的耐溫范圍為-25～300℃，可以滿足現(xiàn)有工況的需求。

3 結(jié)語

我公司反應(yīng)槽攪拌器在使用過程中，攪拌軸和減速機(jī)等出現(xiàn)過大大小小的故障，但近兩年通過對(duì)槳葉、軸、減速機(jī)等部件進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)和精心管理，設(shè)備整體運(yùn)行狀況和使用效果良好，后續(xù)將繼續(xù)對(duì)攪拌器的節(jié)能改造方面進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，使其運(yùn)行達(dá)到高效、節(jié)能、穩(wěn)定。