蔡 斌

（五冶集團上海有限公司，上海 201900）

0 引言

近年來，我國注重環(huán)境保護，提倡節(jié)約能源，鼓勵發(fā)展綠色工業(yè)，但是一些工業(yè)生產(chǎn)必然會對環(huán)境造成一定的污染和破壞。為了在保護環(huán)境的同時制造一些難以收集的稀有氣體，我國科研人員發(fā)明了大型空分設(shè)備[1-2]。它是以空氣作為原料，通過壓縮循環(huán)、深度冷藏等一系列技術(shù)，將普通的空氣加工成為液態(tài)化合物，最后根據(jù)分餾操作將液態(tài)化合物分離，分別化為氧氣、氮氣、氦氣等一些稀有氣體的設(shè)備。由于該設(shè)備在保護環(huán)境的情況下，還可以得到一些稀有氣體，因此在我國工業(yè)領(lǐng)域進行了強力的推廣。同時，也發(fā)現(xiàn)了空分設(shè)備存在的故障問題，本文下面將研究大型空分設(shè)備安裝以及機械維修的方法[3]。

吸取以往的經(jīng)驗，本文通過研究大型空分設(shè)備的四大組成結(jié)構(gòu)和安裝方法，對其進行了全方面的分析，然后再總結(jié)其常見故障的原因，為機械維修方法做準備。

1 大型空分設(shè)備安裝方法

大型空分設(shè)備的主要四大組成結(jié)構(gòu)有主塔系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、大型回轉(zhuǎn)壓縮系統(tǒng)和成品儲存系統(tǒng)，相關(guān)的安裝工具主要有套筒、扳手等專業(yè)安裝工具及葫蘆、吊車等吊裝工具。傳統(tǒng)的安裝設(shè)備主要采用雙面成型的方法，但是不能適用于所有材料的設(shè)備，所以本文采用兩端微調(diào)法進行安裝。兩端微調(diào)的安裝方法適用于所有材料的設(shè)備，并且它安裝成功的設(shè)備每個細節(jié)的精確度高，使用方便。下面研究采用兩端微調(diào)方法安裝設(shè)備的四大結(jié)構(gòu)[4]。

（1）主塔外形龐大，由管道、主熱交換器、塔內(nèi)的容器3個部分組成。在安裝之前要對每個零件進行準確測量，以免在安裝過程中出現(xiàn)失誤和不必要的停工、更換零件。通過兩端微調(diào)方法安裝主塔，其中比較繁瑣的工序是塔內(nèi)管道的安裝。塔內(nèi)容器的安裝包括主熱箱和主冷箱兩部分，它們用于控制空分設(shè)備的質(zhì)量性能，所以十分關(guān)鍵。主熱箱和主冷箱的嚴密性十分重要，否則就會在氣體的提取過程中混入其他不明氣體，導(dǎo)致提取的氣體不純。所以，結(jié)構(gòu)的嚴密性是大型空分設(shè)備成功運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。

本文通過借助式（1）對嚴密性進行監(jiān)督：

式中 ΔI——大型空分設(shè)備系統(tǒng)中氣體的殘留率

P1——開始時塔內(nèi)系統(tǒng)中氣體的絕對壓力

P2——結(jié)束時系統(tǒng)中氣體的絕對壓力

t1——開始時系統(tǒng)中氣體的溫度

t2——結(jié)束時系統(tǒng)中氣體的溫度

其中，容器中氣體的絕對壓力等于容器外部的壓強。

根據(jù)式（1），安裝成功后反復(fù)進行設(shè)備的嚴密性計算，保證設(shè)備主塔的嚴密性。

（2）采用兩端微調(diào)方法安裝大型回轉(zhuǎn)壓縮系統(tǒng)時，主要是對電機、齒輪箱、壓縮機進行協(xié)調(diào)安裝，它們的協(xié)調(diào)方向是調(diào)整中心點。安裝的主要過程是：先對馬達和增速機進行定心處理，再調(diào)整三者之間的水平度，在水平調(diào)整后進行對中調(diào)整馬達與齒輪箱的相對位置（圖1）。

（3）空氣凈化結(jié)構(gòu)需要吊裝處理，在這個過程中需要嚴格把握空氣凈化結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)連點的距離。準備吊放后用專業(yè)手柄安裝頂絲和地腳螺栓，避免安裝過程中產(chǎn)生不明氣體，影響大型空分設(shè)備的運轉(zhuǎn)。

圖1 大型回轉(zhuǎn)壓縮機的水平調(diào)整示意

（4）成品儲存系統(tǒng)是存放空分設(shè)備提取的一些稀有氣體和惰性氣體，因為每種氣體容易出現(xiàn)相互消耗的情況，所以存儲系統(tǒng)內(nèi)部有許多不同的小空間來進行分開存儲：將中間墊安裝在氮壓氣上，用螺栓固定、創(chuàng)造出許多空間，每一個空間內(nèi)需要進行特定的封裝，避免氣體和設(shè)備的材料發(fā)生反應(yīng)而被消耗。

2 大型空分設(shè)備機械故障維修方法

大型空分設(shè)備的長時間故障會給企業(yè)帶來巨大損失。發(fā)生故障時，要先記錄下故障時間、故障情況，只有將該設(shè)備的工作轉(zhuǎn)移到另一臺設(shè)備之后才可以進行維修。面對大額的經(jīng)濟損失，高效的設(shè)備機械維修方法是科研技術(shù)人員一直研究的專題，所以本文對大型空分設(shè)備機械故障維修方法進行研究。

通過以上對大型空分設(shè)備的四大組成結(jié)構(gòu)的分析以及安裝方法的研究，一方面可以有效提高設(shè)備對于空氣壓縮、分餾、制冷、制熱等性能，另一方面也為設(shè)備故障檢測以及維修奠定基礎(chǔ)。只有掌握了大型空分設(shè)備的工作原理和結(jié)構(gòu)，才可以根據(jù)故障進行維修。空分設(shè)備常見的機械故障主要有內(nèi)部零件變形和磨損、設(shè)備緊固零件和連接零件出現(xiàn)部分松動、設(shè)備工作時發(fā)出很大的噪聲、設(shè)備出現(xiàn)漏油等，不同的故障應(yīng)分別采用不同的維修方法。

（1）內(nèi)部零件變形和磨損故障主要出現(xiàn)在設(shè)備齒輪、承重以及箱體相關(guān)的零件位置。因為大型空分設(shè)備在正常工作時，會消耗很大功率的電能，從而在運行過程中就會因為一些特殊的情況，導(dǎo)致部分零件發(fā)生變形和磨損。當這種設(shè)備機械故障發(fā)生在空分設(shè)備的核心位置的時候，損壞零件不可以再重新修補，必須進行替換，如果不替換進行修復(fù)操作就會導(dǎo)致大型空分設(shè)備在維修后不長時間就會出現(xiàn)二次故障。如果零件故障發(fā)生在設(shè)備外殼位置，就可以運行焊截取法進行維修。這個維修方法的工作原理是，通過焊接裁取相同材料的零件進行焊接，盡量運用碳成分低的材料作為補充材料進行維修。在焊接過程中對于焊接技術(shù)有很高的要求，要保證連接處的精密度能夠?qū)崿F(xiàn) 0.8 mm的寬度，所以要靈活地調(diào)節(jié)不同層次的焊接溫度檔，保證焊接的效果。完成大型空分設(shè)備零件磨損的維修后，要在其表面噴上一層保護層，這個保護層主要是熱氮加工而成，將它噴到表面，將維修的地方進行加固處理。

檢測空分設(shè)備是否為零件松動或接觸故障的主要檢測方法是，在相關(guān)零件上綁一個鈴鐺，用一個小錘子敲打，如果設(shè)備的緊固零件和連接零件出現(xiàn)部分松動，則敲打的聲音會變得比正常聲音低一些，如果聲音正常就不存在此故障。設(shè)備機械零件的松動故障，維修方法是用專業(yè)的手鉗子進行禁錮，禁錮力量不可以過大或過小，否則就會出現(xiàn)零件磨損或無法達到維修的效果。

（2）工作過程中出現(xiàn)的噪聲過大也是設(shè)備故障的一個表現(xiàn)，其主要原因是大型空分設(shè)備各個連接處不合，縮小故障范圍的方法是分別檢查設(shè)備運行波紋連接處是否磨損。因為每臺大型空分設(shè)備每個結(jié)構(gòu)的連接處的縫隙規(guī)定在0.8 mm，所以主要的維修方法是將一個0.8 mm的條形鐵片插入空分設(shè)備機械故障點，如果存在空隙就證明該處的連接處不合，將導(dǎo)致設(shè)備發(fā)出噪聲。通常的維修方法是：采用焊接的方式對縫隙的寬窄進行焊取，確定設(shè)備連接處中心軸線居中，保證大型空分設(shè)備工作時無噪聲。

（3）發(fā)生漏氣和漏油現(xiàn)象時，故障點一般是設(shè)備的內(nèi)部細縫。檢測方法及流程：先通過聽、計算機識別聲音以及數(shù)據(jù)進行判斷；然后是用肥皂水，將肥皂水涂到檢測的故障點處，如果漏氣那么泡沫就會消失，否則泡沫持續(xù)1 min后再消失。如果空分設(shè)備出現(xiàn)無理由的漏油、漏氣情況，就要及時更換設(shè)備的相同型號的零件（如果型號不匹配，設(shè)備還會出現(xiàn)二次故障）。更換零件的同時還要更換設(shè)備各層次的墊片，并清理設(shè)備各個連接處的連接面，防止灰塵對設(shè)備造成影響。

3 實驗分析

為了比較該維修方法與傳統(tǒng)維修方法的效果，本文進行實對比驗證。驗證前進行了預(yù)實驗，具體實驗過程如下：①首先通過專業(yè)的機器選取兩臺相同型號且相同故障的大型空分設(shè)備實驗機；②選取后分別連接到兩臺計算機，用來監(jiān)測兩種機械維修方法的維修進程，兩名工作人員只需要記錄兩臺設(shè)備維修完成時間；③大型空分設(shè)備維修好后要再次進行檢測，如果檢測通過，則對維修后的大型空分設(shè)備進行性能評估，檢測失敗則需要再次通過維修方法進行維修，一直循環(huán)直到設(shè)備通過維修檢測，在檢測通過后計算機進行空分設(shè)備性能指標的評估；④根據(jù)最終完成的大型空分設(shè)備機械維修時間的長短，與計算機評估維修好后的設(shè)備性能評估結(jié)果以6∶4的比例進行最終效果評定（表1）。

表1 大型空分設(shè)備兩種維修方法的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)

由表1可知，本文的機械維修方法效果優(yōu)于傳統(tǒng)的維修方法，可以讓維修后的大型空分設(shè)備的各項指標性能不亞于全新的空分設(shè)備。采用本文研究的基于焊接方法的機械維修方法，維修后設(shè)備的動力效率高達99%，高于傳統(tǒng)的維修方法，這是因為該方法運用兩段微調(diào)的方法對大型空分設(shè)備進行安裝。兩段微調(diào)的安裝方法精確度高，可以避免一些誤差出現(xiàn)，減少設(shè)備零件之間的組裝誤差。另外，該方法的維修時間比傳統(tǒng)維修方法短，節(jié)省了約一半的時間。因此，本文所研究的方法優(yōu)于傳統(tǒng)機械維修方法。

此外，本文還對空分設(shè)備的嚴密性進行檢測，因為這與設(shè)備的性能有很大關(guān)系。

4 結(jié)束語

隨著工業(yè)時代的發(fā)展，大型空分設(shè)備的運用領(lǐng)域更加廣泛，運用周期也隨之增加。通過對空分設(shè)備的主塔、空氣凈化設(shè)備、大型回轉(zhuǎn)壓縮設(shè)備、成品儲存設(shè)備四大組成零件結(jié)構(gòu)和安裝的分析，更加清楚地了解大型空分設(shè)備的組成，為空分設(shè)備的故障維修奠定了基礎(chǔ)。通過實驗，驗證了本文研究的大型空分設(shè)備機械維修方法優(yōu)于傳統(tǒng)的維修方法，采用該法維修后設(shè)備的各項性能指標都高達99%，體現(xiàn)了維修的價值。本文的研究，也可以為我國大型空分設(shè)備的發(fā)展貢獻力量。