摘要：嘗試對(duì)臥式反應(yīng)器的減速箱以及電機(jī)選配方法進(jìn)行分析，結(jié)合某印度年產(chǎn)12.5萬(wàn)t膜級(jí)聚酯項(xiàng)目實(shí)際情況展開分析，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在對(duì)電機(jī)以及減速箱進(jìn)行選配的過(guò)程中，必須納入對(duì)工藝要求的考量，結(jié)合市場(chǎng)以及用戶需求參數(shù)，調(diào)節(jié)選配方案以達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。同時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生影響的一系列因素展開核算，參考反應(yīng)釜運(yùn)行情況對(duì)關(guān)鍵參數(shù)予以調(diào)節(jié)，以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：臥式反應(yīng)器；減速箱；電機(jī)；選配

臥式反應(yīng)器的減速箱及電機(jī)是反應(yīng)器傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。在五釜流程聚酯生產(chǎn)裝置中，預(yù)縮聚段和終縮聚段反應(yīng)物料的黏度和聚合度均比較高，為了使縮聚反應(yīng)能獲得較為理想的聚合度分布，需要及時(shí)將縮聚反應(yīng)生成的乙二醇脫除并盡量實(shí)現(xiàn)平推流的流動(dòng)方式，即在臥置的圓筒形夾套反應(yīng)器殼體內(nèi)裝配拉膜攪拌裝置（多塊圓盤結(jié)構(gòu)或鼠籠結(jié)構(gòu)），而拉膜攪拌裝置則由電機(jī)攪拌機(jī)拖動(dòng)；在聚酯生產(chǎn)過(guò)程中，臥式反應(yīng)器的盤系需要不斷旋轉(zhuǎn)，而減速箱則可以降低轉(zhuǎn)速使得反應(yīng)器更加平穩(wěn)地運(yùn)行，從而提高生產(chǎn)效率和降低能耗。此外，臥式減速箱還可以有效地控制反應(yīng)器的轉(zhuǎn)速，避免因轉(zhuǎn)速過(guò)高而導(dǎo)致設(shè)備損壞。

在印度某年產(chǎn)12.5萬(wàn)t膜級(jí)聚酯項(xiàng)目中，該項(xiàng)目終縮聚反應(yīng)器傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要按全新減速箱及電機(jī)的機(jī)械性能進(jìn)行核算考慮。根據(jù)該項(xiàng)目工藝條件，已知終縮聚反應(yīng)釜為單軸功率輸入，出料端攪拌軸所需輸入功率P2=62 kW，最大軸轉(zhuǎn)速n2=4.3 r/min（rpm）。按全年300天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)考慮，每天連續(xù)電機(jī)轉(zhuǎn)速n1=1 485 r/min（rpm），電機(jī)額定電壓415±5 V，額定電流124.8 A，減速機(jī)服務(wù)系數(shù)按fb≥1.5考慮。在反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)瞬間的高負(fù)載情況，如果減速箱的抗負(fù)載能力不足，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失控，影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。減速箱選型是否合理，將直接影響到反應(yīng)釜傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與安全性，其意義十分重要。本文將主要從臥式反應(yīng)器減速箱及配套電機(jī)的選型設(shè)計(jì)方面，探討其在該印度聚酯項(xiàng)目中的應(yīng)用［1］。

1減速箱機(jī)械性能核算

根據(jù)減速機(jī)的額定功率P2N、額定輸出扭矩T2N來(lái)校核滿足軸轉(zhuǎn)速要求的傳動(dòng)比。

（1） 計(jì)算反應(yīng)器最大扭矩：Τ2=9 550×P2n2=9 550×624.3=137 698 N·m①（2） 計(jì)算需要的減速箱傳動(dòng)比：iN≈i=n1n2=1 5004.3=348②（3） 考慮減速機(jī)輸出的額定轉(zhuǎn)速要滿足工藝要求的輸出軸轉(zhuǎn)速，即：nN≥n2=4.3 r/min（rpm）③再考慮減速機(jī)的額定功率要滿足負(fù)載功率的最大容量，即：P2N≥fb·P2=1.5×62=93 kW④（4） 綜上，根據(jù)某進(jìn)口品牌齒輪箱樣本中的型號(hào)參數(shù)，初步選型為該品牌H4DH系列#17減速箱，其nN=4.8 r/min（可調(diào)速范圍0～4.8 r/min），P2N=100 kW，對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比iN=315。

校核額定扭矩。根據(jù)iN查表得減速箱的額定輸出扭矩T2N=200 kN·m?？紤]減速機(jī)的額定輸出扭矩要滿足負(fù)載扭矩的最大容量，即：T2N≥fb·T2=1.5×137 689=206 533 N·m⑤結(jié)果不符合要求。由此說(shuō)明此選型傳動(dòng)比偏小，若繼續(xù)選用可能導(dǎo)致減速箱扭矩過(guò)盈負(fù)載，造成齒輪損壞。若在相同傳動(dòng)比iN下提高額定輸出扭矩T2N，滿足要求的選型為同速比系列#18減速箱，其額定輸出扭矩T2N=240 kN·m，對(duì)應(yīng)減速機(jī)額定功率P2N=120 kW，則損耗功率增大，降低電機(jī)使用壽命［2］。

（5） 因此考慮選擇高一擋位iN=355傳動(dòng)比進(jìn)行二次選型核算，且仍保證P2N≥fb·P2=93 kW，滿足條件P2N=105 kW，即為此速比系列#18減速箱，但此型號(hào)的額定轉(zhuǎn)速nN=4.2 r/min（可調(diào)速范圍0～4.2 r/min），未達(dá)到工藝要求轉(zhuǎn)速。故只能與用戶協(xié)商變更工藝需求，最終用戶同意將此反應(yīng)器最大軸轉(zhuǎn)速n2=4.3 r/min降低至4.2 r/min，以保證所需傳動(dòng)比選擇。

（6） 降速后，公式①中反應(yīng)器最大扭矩為：T2=9 550×P2n2=9 550×624.2=140 976 N·m公式⑤中減速箱負(fù)載扭矩的最大容量為：T2N≥fb·T2=1.5×140 976=211 464 N·m根據(jù)iN查表得減速箱的額定輸出扭矩T2N=240 kN·m，由此可證該減速箱選型符合要求。此反應(yīng)器減速箱的最終選型為該進(jìn)口品牌H4DH系列#18，iN=355。

2減速箱配用電機(jī)核算

根據(jù)減速機(jī)的實(shí)際輸出額定負(fù)載選擇電機(jī)，即反應(yīng)釜實(shí)際軸功率下的扭矩［3］。

（1） 考慮電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩×減速比要大于負(fù)載額定轉(zhuǎn)矩，即：TA·iN≥T2=140 976 N·m⑥計(jì)算得TA≥T2iN=140 976355=397 N·m，根據(jù)某國(guó)產(chǎn)品牌YP系列低壓變頻器相異步電動(dòng)機(jī)樣本中型號(hào)參數(shù)，初步選型為YP280S4，其額定功率PAN=75 kW，額定轉(zhuǎn)矩TAN=481.7 N·m。

（2） 考慮減速箱的額定扭矩應(yīng)大于或等于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩×減速比，校核電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩：T2N≥TAN·iN=481.7×355=17 358.5 N·m⑦由此可證該電機(jī)選型符合要求［4］。

（3） 核算電機(jī)安全電流：P1=3×U·I×cosφ×η式中：P1—電機(jī)實(shí)際功率（kW）；

U1—額定電壓（V），取415 V（按用戶當(dāng)?shù)毓╇婋妷海?/p>

I1—實(shí)測(cè)電流（A），取124.8 A（按電機(jī)品牌提供）；

T1—電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩（N·m）；

n—實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速（rpm），取4.2 r/min（按工藝專業(yè)核算提供）；

cosφ—額定功率因數(shù)，取0.89（按時(shí)下電機(jī)手冊(cè)選取）；

η—額定效率，取0.935（按時(shí)下電機(jī)手冊(cè)選?。1=3×415×124.8×0.89×0.935≈74.6 kW

T1=9 550×P1n=9 550×74.64.2=169 626 N·m①當(dāng)保持減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為4.2 rpm時(shí)，P2=T/f×n9 550式中：P2——減速機(jī)所能承載的最大電機(jī)功率（kW）；

T——減速機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（N·m），取240 000 N·m（根據(jù)減速箱樣本提供）；

f——減速機(jī)服務(wù)系數(shù)，取1.5；

n——實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速（rpm），取4.2 r/min。P2=240 000/1.5×4.29 550=70.4 kW根據(jù)P=3×U·I×cosφ×η，可得出當(dāng)減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為4.2 rpm時(shí)，電機(jī)最大電流Im=117.7 A。

②減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Tn在240 000/1.5=160 000 N·m，且輸出轉(zhuǎn)速為4.2 rpm時(shí)，電機(jī)最大電流In=117.7 A。

綜上所述，Im=Inlt;電機(jī)標(biāo)稱電流132.2 A（按時(shí)下電機(jī)手冊(cè)選?。姍C(jī)電流在117.7 A以下時(shí)，減速箱能夠安全使用［5］。

3總結(jié)

（1） 選配方法需要考慮多種因素。在選配減速箱和電機(jī)時(shí)，需要綜合考慮項(xiàng)目的工藝要求、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行環(huán)境等因素，以確保選配方案的合理性和可行性。此外，還需要根據(jù)用戶需求、市場(chǎng)需求等，定期對(duì)選配方法進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

（2） 通過(guò)考核電流和轉(zhuǎn)速兩個(gè)參數(shù)的關(guān)系，在DCS中設(shè)置轉(zhuǎn)矩報(bào)警值來(lái)保證最大轉(zhuǎn)矩T。實(shí)際使用過(guò)程中，聯(lián)軸器、軸封、軸承等都會(huì)損耗轉(zhuǎn)矩，實(shí)際傳遞到軸上的轉(zhuǎn)矩會(huì)有所降低。以上結(jié)果為按全新設(shè)備核算所得，且未考慮電氣專業(yè)要求，用戶應(yīng)根據(jù)工藝流程中各反應(yīng)釜的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

［1］王春芳，周清嶺.一種真空高效臥式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)［J］.浙江化工，2010，41（10）：2526.

［2］蘇既同，張彤輝，張利軍，等.Innovene氣相法聚丙烯臥式攪拌反應(yīng)器運(yùn)行分析［J］.化工管理，2021（13）：136137，162.

［3］劉偉，曹翌佳，王靖岱，等.聚丙烯臥式攪拌床反應(yīng)器料面傾斜角的聲發(fā)射檢測(cè)［J］.石油化工，2009，38（10）：10951100.

［4］趙利娜，苗一，朱向則.基于FLUENT軟件臥式聚合反應(yīng)器攪拌流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算［J］.化工裝備技術(shù)，2010，31（6）：2325，29.

［5］李峰哲，丁杰，郭婉茜，等.臥式CSTR生物制氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)與流場(chǎng)數(shù)值模擬［J］.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2021，42（10）：305310.