机械工程论文
循环机在工业生产中特别是小氮肥生产中大量使用,设备的正常运行对安全生产起着至关重要的作用。然而在现实应用中,经常发生烧大头瓦、活门更换频繁等问题,极端情况下则会发生连杆螺栓断裂、损毁其他部件等恶性事故。本文针对频发的生产事故,深入分析,提出相应的解决措施,并以我公司循环机改造为例说明措施的有效性。
1 我公司循环机运转中存在的问题
我公司在15万t氨醇的扩建改造中,新上了一套φ1200合成氨装置,其中两台循环机采用的是DZW20-12/295-320型循环机,在使用过程中多次出现零部件运行不稳等日常事故及零部件损毁的恶性事故。日常事故包括机体振动严重、运转部件噪声大、曲轴箱冒烟,烧十字头、烧大头瓦、活门更换频繁等机械故障。恶性事故则在2#循环机和1#循环机接连发生:
2#循环机连杆螺栓断裂,曲轴箱底部砸了一个直径大约8cm的大洞,滑道被砸碎约1/5,连杆大头飞出,主十字头体、连杆报废,曲轴磨损严重;1#循环机发生同样的安全事故,且电机轴被撞弯。
2 改造措施
针对这些问题我公司组织专业人员进行深入剖析与研究,并进行了一系列的摸索和改造,并最终收到良好的效果。
针对机体振动大的问题,我公司对全部的进出口管道进行了加固处理,机体振动的症状有所减轻,但会随其他零部件的磨损而恶化。针对响声大、烧十字体的问题,我公司重点检测了十字体与中体滑道的间隙为0.25~0.30mm,符合设计标准,但事故现象表明此间隙偏小,为此对十字头进行了刮研,当间隙值为0.5~0.7mm时,烧十字体的问题得到了解决。
但随着间隙值的增加,泄油量增加,响声较之前增大。针对烧大头瓦问题,我公司重点对连杆大头瓦与曲柄销轴之径向间隙值进行测量,其区间范围为0.16~0.20mm,基本符合设计标准。另外考虑瓦的质量存在问题,经更换质量优良的瓦之后,问题还是没有彻底解决,每15天至20天就要更换一次大头瓦。
针对2#循环机恶性事故,进行以下修补:
1)由于原主十字头体所在滑道破损严重,而副十字头体所在的滑道仍完好无损,考虑循环机的对称性和受力特点将主十字头体与副十字头体更换位置,与其相连的其它运转部件也相应更换位置,破损的滑道进行焊补与研磨。
2)焊补曲轴箱底部的大洞,补好后,整个曲轴箱底部刷四道环氧树脂,焊补的部位刷两道加强层。
3)更换连杆、主十字头体部件。
4)研磨曲轴,使曲轴周径满足规范要求。
经修补后,2#循环机试车正常接入生产系统。
但是接着1#循环机也发生同样事故。
联系了生产厂家的设计部门,论证了其可行性,并根据我公司现行工艺参数,通过研算,调整两台循环机的输气量,将循环机气缸的缸径(原为φ220)改为φ205,活塞尺寸也相应改小。改造后,振动大、响声大的问题不复存在,各运转部件的间隙恢复正常,自改造以来,该机一直运行平稳,在计划停机检修中也未发现异常现象。通过技术改造,节约了大量的资金(约为150万元),降低了维修费用,提高了运转率,为生产的平稳运行创造了条件。
3 经验总结
由此可见,针对单个零部件故障原因的分析和处理不能够系统解决循环机日常工作故障问题。在对该循环机基本工作原理及故障发生过程深入分析的基础上,发现温度和输气量是两个根本的、但经常被忽视的影响因素。
3.1 高温造成循环机各部件膨胀,进而影响零部件
间的正常间隙生产中由于循环量过大,为了控制合成塔的炉温,循环机近路常开,这使得进入循环机的气体温度升高,由于气体受热膨胀,密度减少,压力降低,压缩比增加,循环机出口气体的温度也大大提高,同时各运动部件的温度也随之升高,由于各部件的温度和膨胀系数不同,造成有些部位的间隙发生了很大的变化,如十字头体与中体滑道的配合间隙,两者受热同时膨胀,但两者的膨胀系数不同,十字头体的膨胀系数大,而中体滑道的膨胀系数小,循环机运转过程中,两者的配合间隙将变少。各运转部件的温度过高,变形量会过大,在交变负荷的常期作用下,变形量超出了极限就会在薄弱部位连杆螺栓处发生断裂。
3.2 循环机的输气量与合成氨的生产能力不相匹配
发生事故的根本原因是循环机的输气量与合成氨的生产能力不相匹配。循环机的输气量超出合成氨的生产能力时,生产过程中循环机的近路需常开,由此造成进气温度和出气温度的变化,进而造成零部件空隙的变化,导致生产事故。因此选择机型的时候,不是输气量越大越好,而应该充分考虑与其它因素的相适应性,输气量过小将不能满足生产的需要,输气量过大将造成浪费,而且容易发生事故。
根据原因分析,解决循环机多发故障的关键是处理好循环机的输气量与合成氨生产能力的匹配问题。对输气量超过合成氨生产能力的情况,可以减少循环机的输气量。方法一是将原大循环机拆除,换成输气量少的循环机,这在已经购置了大能力循环机的情况下会造成设备的浪费和巨大的经济损失。为此探讨了方法二,即通过把原循环机的缸径改小来减少循环机的输气量,这种方法的优点是当合成氨生产能力提高时,可以用较大的缸径来替换改小的缸径,实现设备的持续利用。当输气量小于合成氨的生产能力时,则需要增大循环机的缸径或者更换处理能力更高的循环机。
参考文献
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