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PTA裝置離心機內部軸承密封結構改造

2009-04-27

　　 阿力甫   董自軍
 (烏魯木齊石化公司化纖廠，新疆烏魯木齊830019)

　　摘要：對PTA裝置精制單元離心機進料端內部軸承密封結構進行了改造，克服了以前設計中密封不嚴對設備的正常運行帶來的困難，延長軸承的使用壽命，提高了離心機的運轉周期。
　　關鍵詞：PTA；離心機；密封
　　中圖分類號：TQ245.12;TQ051.84　文獻標識碼：B　文章編號：1008 8261(2008)02 0051 02
　　0　前言
　　烏魯木齊石化公司化纖廠PTA裝置是年產7.5萬t的對苯二甲酸裝置，整個生產過程分兩大工段，一是對二甲苯(PX)與空氣反應生成粗對苯二甲酸(CTA)，二是通過CTA的精制得到精對苯二甲酸(PTA)。精制工段產品的固液分離采用的是臥式常壓離心機。工藝流程如下:

　　1.離心機的結構及工作原理
　　離心機是由進料口,液體溢流出口和傾斜的固體排出區域組成的沉降容器,容器裝有螺旋輸送器,通過連續不斷地高速運轉和螺旋推動,使沉降的固體沿著容器的底部向上傾斜排出,固體從一端排出,而液體從另一端溢流出。結構如圖1所示。
　　離心機主要部件是轉鼓,螺旋輸送器,差速器和過載保護裝置。轉鼓和輸送器由電動機帶動。輸送器安裝在轉鼓里,其轉速低于轉鼓,由驅動輸送器的行星齒輪裝置來獲得輸送器的速度差異,齒輪的減速比確定了這個轉速。為確定轉鼓和輸送器之間的相對速度,用轉鼓轉速除以減速比。離心機行星齒輪裝置減速比為39：1,轉鼓速度為1100r/min,則輸送器轉速為28r/min。
　　2　離心機存在的問題
　　烏魯木齊石化公司化纖廠氧化裝置是1995年投產的一套裝置,隨著設備運轉時間的延長,4臺離心機的運行周期都不斷地下降,平均2～3個月(在正常的情況下,其運行周期應該在6個月以上)。離心機運行周期的縮短,對裝置的長周期平穩運行造成極大的不利,也增加了職工勞動強度和檢修費用。通過多年來對該設備故障原因的分析,認為該設備不能長周期運行的原因如下:
　　(1)隨著零部件的磨損和老化,對零件進行國產化。配件國產化后,油封和軸套的材質和耐磨性達不到要求,設備運轉過程中油封和軸套之間間隙不斷地增大,導致漿料很容易進到軸承里,將軸承污染,縮短軸承的使用壽命,也縮短了設備的運轉周期。
　　(2)零部件的磨損和變形,對設備的動平衡影響很大,平衡破壞后,設備運轉過程中產生震動,震動會縮短設備的正常運行周期。
　　通過對設備故障的分析,不斷摸索和借鑒外部有價值的資源,對我廠的這臺設備進行了改造。
　　3.1　阻隔物料互竄,延長軸承使用壽命
　　輸送器組件依靠內部軸承系統旋轉,進料端內部軸承組件包括大圓柱軸承和錐形推力軸承,分別承擔徑向載荷和推力載荷。所以軸承與漿料必須完全隔開。以前的設計中,固定進料管沿著機器中心線進入機器,漿料從進料管進入輸送器原料室里,在機器高速運轉時所產生的離心力的作用下漿料被甩到輸送器壁上,其中一部分料經過軸套與油封之間間隙進入軸承里,將軸承污染、磨損，如圖2所示。

　　3　問題的解決
　　針對離心機存在的問題上,對比了不同廠家的處理辦法,有的廠家在內部軸承前安裝了機械密封,使設備工作周期也保持在6個月左右,但是機械密封的成本很高。在對設備的深入了解之后,對我廠離心機內部軸承結構進行了改造。在進料端內部軸承前安裝了一個甩液環。其作用是改變走料方向,防止物料進到軸承里,從而達到軸承與漿料完全隔開的目的,見圖3。
　　3.2　降低轉子運轉中的震動
　　離心機在高速運轉當中會產生震動,震動會加速部件的磨損和老化,所以在操作過程中,應該注意盡量減小震動。機器元件的磨損或變形而造成的機械不平衡會產生震動,固體不均勻地堆積在轉鼓里造成的不平衡也可能產生震動。而對這些問題,我廠重新修訂了離心機操作規程,要求操作人員在開車前必須嚴格執行機器清洗制度,杜絕物料堆積造成的不平衡;要求檢修人員對解體設備必須進行動平衡實驗。在動平衡實驗中,首先要對每個旋轉件分別做動平衡,設備組裝完后,對整體設備再做一次動平衡。(離心機轉鼓質量是1.5t,允許的機械不平衡量應小于195g。)在嚴格設備檢修和操作規程之后,設備長周期運行得到了保障。
　　從改造后的設備運行周期看,試驗轉鼓運行周期達到184d,達到了預期的目的,拆卸下來的轉鼓軸承,沒有因物料反竄導致潤滑脂失效。
　　4　改造效果
　　2006年11月,離心機1421A進行大修,利用這次機會,對該轉鼓內部軸承的密封進行改造,在軸承前加了一個甩液環,對轉鼓也全面地做了一次動平衡。改造后投入使用,2006年11月20日投入運行,在按要求常規檢修的184d中,該設備運轉情況良好,達到了預期的目的,給氧化裝置的長周期正常運行提供了良好的環境,也給廠里節省了不少的檢修費用。