（硕士论文）压力离心机故障分析及修理改造.pdf

大连理工大学 硕士学位论文 压力离心机故障分析及修理改造 姓名 迟国政 申请学位级别 硕士 专业 化学工程 指导教师 毕明树 张炳辉 20091201 大连理工大学硕士学位论文 摘要 离心机是石化行业进行固液分离的关键设备 为提高螺旋卸料沉降离心机的性能 人们对离心机常见的问题进行攻关 对其主要部件进行有限元分析 均取得了一定的成 果 可见离心机的结构优化能有效地提高工作性能 带来良好的经济效益 中国石油辽阳石化分公司烯烃厂5 4 聚丙烯车间 装置中用于聚丙烯浆液浓缩的 M S3 0 1 C 离心机 由于多年的磨损 机组故障率较高 检修极为频繁 生产能力远远小于 原设计处理能力 严重影响了装置生产的正常运行 本文通过分析M S 3 0 1 C 离心机的各个零部件的作用 工作原理和传动原理 结合现 场测绘数据及离心机实际运行情况 以及多次检修总结的具体情况 校核了离心机的内 螺旋 差速器以及润滑系统的结构合理性 分析了故障发生的原因 对存在问题的零件 进行优化设计 提出了改进措施 具体改造方案如下 重新制造离心机内转鼓 保证内 转鼓的刚性 转鼓叶片间的间距 防止转鼓变形 重新设计制造离心机差速器 采用 行星齿轮差速器 以达到更好的使用效果 并对离心机外转鼓 半轴做局部改造 改 进了润滑系统 解决了离心机润滑问题 重新调整密封压量 解决了推料盘不推料问题 改进后分离效果和整机寿命均明显提高 保证了设备满足使用要求 在重点装置设 备的改进方面做了有益的尝试 为今后的类似设备故障分析改造积累了有益的经验 关键词 卧式螺旋卸料沉降离心机 振动 润滑 故障分析 修理改造 行星齿轮 差速器 转毂改进 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 T h eF a u l tA n a l y s i s R e p a i r i n ga n dR e n o v a t i o no fP r e s s u r eD e c a n t e r C e n t r i f u g e A b s tr a c t D e c a n t e r c e n t r i f u g ei st h ek e ye q u i p m e n tt os e p a r a t es o l i dm e d i u mf r o ml i q u i di n p e t r o c h e m i c a li n d u s t r y I no r d e rt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fs c r e wc o n v e y o rd e c a n t e r c e n t r i f u g e c o m m o np r o b l e m so fc e n t r i f u g ea r et a c k l e db yl i m i t e de l e m e n ta n a l y z i n go fm a i n c o m p o n e n t s a n ds o m ea c h i e v e m e n t sh a v eb e e nm a d e T h ec e n t r i f u g es t r u c t u r eo p t i m i z a t i o n c a ni m p r o v eo p e r a t i n gp e r f o r m a n c ee f f e c t i v e l y a n dp r o d u c eg o o de c o n o m i c a lb e n e f i t s M S 3 0 1Cd e c a n t e rc e n t r i f u g ef o rP o l y p r o p y l e n e c o n c e n t r a t i n gu s e di nN o 5 4u n i to f P e t r o C h i n aL i a o y a n gP e t r o c h e m i c a lC o m p a n yA l k e n eP l a n ta b n o r m a ls h u t d o w nr a t ei sv e r y h i g h a n do v e r h a u l sh a st ob ed o n ef r e q u e n t l y T h ep r o d u c i n gc a p a c i t yi sf a rl e s st h a ni t s o r i g i n a ld e s i g n i n gd a t a T h ec a p a c i t yi sh e a v i l yr e s t r i c t e d w h i c hs e v e r e l ye f f e c t st h en o r m a l o p e r a t i o no ft h ew h o l ep e t r o c h e m i c a lu n i t I nt h i sp a p e rb ya n a l y z i n gt h ef u n c t i o n s w o r k i n gp r i n c i p l ea n dd r i v i n gp r i n c i p l eo f e a c h p a r to fM S 3 0 1Cd e c a n t e rc e n t r i f u g e c o m b i n i n gw i t hf i e l dm a p p i n gd a t aa n da c t u a lo p e r a t i n g c o n d i t i o na n dm a n yt i m e so v e r h a u le x p e r i e n c e t h es t r u c t u r er a t i o n a l i t yo fc o n v e y o r g e a rb o x a n dl u b r i c a t i n gs y s t e ma r ec h e c k e d t h ef a u l tr e a s o n sa r ef o u n d o p t i m a ld e s i g na r em a d ef o r t h ep a r t sw i t hp r o b l e m sa n di m p r o v i n gm e a s u r ei sp u tf o r w a r d T h ed e t a i lr e n o v a t i o np r o je c t i sa st h ef o l l o w i n g s r e m a k ec o n v e y o rt oa s s u r et h er i g i d i t yo fc o n v e y o ra n ds p a c eb e t w e e n b l a d e sa n dt op r e v e n tt h ec o n v e y o rf r o md i s t o n i o n r e d e s i g nt h eg e a rb o xb yu s i n gp l a n e t a r y d i f f e r e n t i a lg e a rb o xt or e a c hb e t t e ra p p l i c a t i o ne f f e c t r e n o v a t et h eb o w lh e a d sp a r t i a l l y t h e l u b r i c a t i o np r o b l e mo f c e n t r i f u g eh a sb e e ns o l v e db yi m p r o v e m e n to f t h el u b r i c a t i o ns y s t e m t h e c o m p r e s s i o nv a l u eo fs e a l sh a sb e e na d j u s t e da g a i nt os o l v et h ep r o b l e mt h a tt h ep u s h e rp l a t e c a nn o td i s c h a r g et h ec e n t r i f u g e A f t e rr e n o v a t i o n t h es e p a r a t i n ge f f e c ta n dt h ec o m p l e t el i f eh a db e e ni m p r o v e de v i d e n t l y w h i c hs a t i s f i e dt h ea p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t s W eh a v ed o n es o m ea t t e m p t si nr e n o v a t i o no f k e ye q u i p m e n ta n da c c u m u l a t e db e n e f i c i a le x p e r i e n c e sf o rs i m i l a re q u i p m e n tf a u l ta n a l y s i s K e yW o r d s h o r i z o n t a ls c r e wc o n v e y o rd e c a n t e rc e n t r i f u g e v i b r a t i o n l u b r i c a t i o n f a u l ta n a l y s i s r e p a i r i n ga n dr e n o v a t i o n p l a n e t a r yd i f f e r e n t i a lg e a r b o x b o w lh e a dr e n o v a t i o n 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果 尽我所知 除文中已经注明引用内容和致谢的地方外 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果 也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果 与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 若有不实之处 本人愿意承担相关法律责任 学位论文题目 压力离 坠扭故瞳盆抚及修理改造 作者签名 圳勘唤一日期 五斗年监月血日 大连理工大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定 在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学 允许论文被查阅和借阅 学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印 或扫描等复制 F 段保存和汇编本学位论文 学位论文题目 作者签名 导师签名 日期 础年监月皿日 日期 a 牡年监月址日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 选题背景 卧式螺旋卸料沉降离心机主要应用于化工 石化 食品 医药 矿业 环保等部门 中需要对固液混合物 或称浆液 进行脱水 澄清 浓缩 分级和分离等操作的场合 例如 湿法采煤的煤粉回收 石油开采的钻井泥浆净化回用 铀同位素的浓缩 污水处 理的污泥浓缩和脱水 石油化工产品的精制 抗菌素 农药的提取 牛乳 酵母 啤酒 果汁 砂糖 桔油 动植物油 米糠油 淀粉等食品的制造 织品纤维脱水 燃料油 润滑油的提纯等都需要使用离心机I I 叫J 本文所研究的设备 是中国石油辽阳石化分公 司烯烃厂5 4 聚丙烯车间 装置中用于聚丙烯浆液浓缩的设备 4 0 W W 的聚丙烯浆 液经离心机进行脱水处理 得到含水率约I O W W 的饼料 卧式螺旋卸料沉降离心机的应用非常广泛 随着工业生产向集约化方向发展 对物 料处理量的要求越来越大1 4 但这些设备 一次性投资很大 使用和维护要求较高 如何加强对这些设备的维护和管理 提高使用的可靠性 减少因故障停机带来的直接和 间接经济损失 是保证生产装置长周期稳产 增产的关键 中国石油辽阳石化分公司烯烃厂5 4 装置在线运行的四台进口重型离心机中有两台 是在有压力工况下运行的 早在2 0 0 4 年初 由于其运行工况的特殊性 M S 3 0 1 C 压力 离心机的故障停车比较频繁 平均运行3 5 个月就要停车维护 每次检修2 4 小时连续 作业 需要4 7 天n i 旬才能恢复生产 这种情况对聚丙烯装置的生产有很大的制约 如 果采用先进的压力离心机故障分析手段 查找到故障产生的原因 对M S 3 0 1 C 压力离心 机设备进行技术改造 其效益是非常巨大的 因此中国石油辽阳石化分公司在2 0 0 6 年 将对M S 3 0 1 C 离心机的故障分析改造 作为科技攻关项目立项 要求烯烃厂为主体 设 备处等相关单位全力配合 从根本上解决M S 3 0 1 C 离心机故障频发这一长期困扰生产的 技术难题 同时也为其它离心机的修理改造奠定基础 承担该任务后 我们进行了细致 的研究和技术准备工作 通过分析M S 3 0 1 C 离心机的各个零部件的作用 工作原理和传 动原理 结合现场测绘数据及离心机实际运行情况 以及多次检修总结的具体情况 认 为该设备的故障原因有多个 改进措施也需要慎重选择 但经过努力之后有把握改造成 功 1 2任务来源 本次M S 3 0 1 C 压力离心机的故障分析改造任务 源自中国石油辽阳石化分公司在 2 0 0 6 年的公司科技攻关项目 项目名称 M S 3 0 1 C 离心机的故障分析改造 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 1 3 离心机故障分析的作用 意义 在工业生产中 离心机主要用于脱水 浓缩 分离 澄清 净化及固体颗粒分级等 工艺过程 基本上属于后处理设备 可连续处理固液混合物 处理能力大 运行可靠 它是随着各工业部门的发展而相应发展起来的 如今 在合成塑料 聚氯乙烯 聚丙烯 及合成纤维 聚对苯二甲酸乙二脂 生产的分离设备中 螺旋离心机己成为关键设备之一 这些螺旋离心机设备 无论是引进的或是国产的 一次性投资很大 使用和维护要 求较高 在一定程度上体现了当代的先进技术水平 如何加强对这些设备的维护和管理 提高使用的可靠性 减少冈故障停机带来的直接和间接经济损失 是保证生产装置长周 期稳产 增产的关键 因此 对压力离心机故障可能产生的原因进行研究 查找确切的 故障点 从而确定相应的检修及改进方案 对设备进行切实有效的改造 已成为企业提 高设备管理水平 推动技术进步 确保设备安全稳定运行的主要途径 从而极大地节省 维修费用 减少停机损失 为其他的设备进行改造增效积累经验 其综合效应是帮助企 业增产增效 获得最大的经济效益 1 4 本文主要工作及研究内容 本文将对M S 3 0 l C 压力离心机的故障进行分析与研究 分析其产生原因及确定相应 的修理方案 并且将讨论设备运行及今后检维修过程中需要改进和改善的地方 为今后 遇到同类离心机问题提供有益的借鉴 主要研究内容包括以下几个方面 1 分析压力离心机各零部件的作用 工作原理和传动原理 其中包括外转毂 内转子 差速器 过载保护系统 轴承传动系统 机械密封 润滑系统等 2 依据以往检测及离心机停车数据 确定离心机易发故障的原因 并对易发故障 进行对比分析 按照我国相关标准规定 对原始设计结构进行使用状态分析 对不能满 足使用要求的结构进行优化改进 3 研究密闭壳体 内转子 外转毂 大小端转子头的运行情况 其中包括各零部件 间联结状况的分析 以及为保证运行平稳相应辅助系统的使用可行性及合理性 并提出 新的方案和设想 4 研究整台压力离心机的装配与维护 对因机槭密封泄漏而引起推料盘推料频率 下降的故障提出处理方法 2 大连理工大学硕士学位论文 2 压力离心机工作原理及结构分析 2 1M S 3 0 1 C 压力离心机概况 本研究课题所涉及的5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机按其结构型式和工作方式来分类 属于 卧式螺旋卸料沉降离心机 按照J B T5 0 2 螺旋卸料沉降离心机型式与基本参数 其 全称为L W 8 5 0 1 7 0 9 N 卧式螺旋卸料沉降离心机 6 1 0 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机的技术参数见表2 1 结构简图见图2 1 表2 15 4 M S 3 0 1 C 卧式螺旋卸料沉降离心机的技术参数川 T a b 2 1T e c h n i c a lp a r a m e t e ro f5 4 M S 3 01Ch o r i z o n t a ls c r o l lp r e s s u r ec e n t r i f u g ed e c a n t e r 技术参数 内容 型号 转毂内径 转毂长度 1O 3 m 转速 r m i n 分离因数 电机功率 1 0 3 w 最大处理量 k g 3 6 0 0 s 差速器速比 L W 8 5 0 xl7 0 9 N 妒8 5 0 x 1 7 0 9 1 8 5 0 1 6 2 7 1 3 2 2 0 0 0 0 0 5 0 5 4 M S 3 0 1C 压力离心机 为L W 8 5 0 x1 7 0 9 N 卧式螺旋卸料沉降离心机 其工作原理 是 物料 固体悬浮液 由进料管1 0 连续送入内转子6 又称为螺旋输送器 内 经内 转子的出料口进入转毂腔 并随转毂一起转动 形成一环形液流 由于物料组份密度差 异 在离心力的作用下物料逐渐分层 密度较大的固体物料集中在外环 沉降在外转毂 由锥形转子4 和水平转子5 组成外转毂 的内壁上 而密度较小的液相集中在内环 由于差速器l 的差动作用 使内外转毂产生相对运动 从而使得固体物料被螺旋叶片推 送到锥段的于燥区进一步脱水 然后经出渣口排出 液相内环层的深度是通过大端转子 头8 上的溢流挡板进行调节的 分离后的液体经大端转子头上的溢流孔排出 固体物料 和分离液分别被收集在壳体7 的固相和液相隔离仓内 并最后卸出机外h 卜 J 如此便 实现了物料的分离处理 这种压力离心机的主要特点是 结构紧凑 可连续操作 处理 量大 可带压力运行 适用工况广泛 5 4 I S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 目8q豁毒T口gi l口 g专 专 盏 忑冒I 匝埋霉嘏嚣0铤R坦副蚓 匝 d i年I皇孚号导百 口8是 量焉皇一 o 一至 占分 gu 也 占毛疆 量星i们r暑 墨l廿寸5耋o 焉羔ioi嘻专 耋 一 o 彳一 拯窭制I占 群辩侧IA 诫卜坪薅KI呻 堆艰i 稚葚后璀馨 m毒 足l 巾趣牛 ln 卅辑疆f蜡I 诫卅辛皋替 n 霹嚣撑l 雌鼋f搦l IN 大连理工大学硕士学位论文 2 2 重型压力离心机的结构特点 本课题所研制的重型压力离心机 其结构形式为正常的卧式螺旋卸料沉降离心机 简称卧螺离心机 结构 总体上讲 这台离心机的回转体质量大 回转半径大 为了 保证其动平衡精度 就要求回转部件材料均匀性好 并且各回转部件之问的联接配合要 求精度高 下面分析这台离心机主要部件的结构特点 2 2 1 外转敖 卧螺离心机的外转毂是机器的主要部件 转毂的结构形状和技术参数在很大程度上 体现了离心机的特点和使用效果 本机选用柱 锥形外转毅 能增加机内液池容量 提 高机器的处理能力和使用效果f 剞 外转毂由水平转子 锥形转子和大 小端转子头组成 图2 2 悬浮液的液圃二相分离是在离心机的转毂内完成的 转教内液池容量的大小靠大端 转子头上的溢流挡板来调节 液池深度大 离心机的澄清效果好 处理量也大 本台离 心机采用如图2 3 的溢流挡板结构 这种挡板结构非常简单 当需要改变液池深度的时 候 只需将挡板换一个适当的螺栓孔位置就可以 挡板上的螺栓孔加工为长孔 可以微 调到需要的位霞 这样就可以将液池深度调整到所需的任何位置 而现在通用的偏心溢 流挡板却只能调整到大约6 个液池深度l l 4 1 6 相比之下 我们所采用的结构更灵活 调 整范围更广 用溢流挡板调整液池深度的原理见图2 4 i 一璺一 尹 i 一 日魂 翌警甓掣 一一j 一 i 啊 乏 z 劈篙乏墨互 蔓骘社 I 一一一 I w 一 i z 二 z 彳 l 蜷 3 一 L 一一 一 一 一 鲻笠 i j 二i 聂墨s 孓一 1 一小端转子头 2 一锥形转子 3 一水平转子 4 一人端转子头 l B o w lh e a ds o l i de n d 2 T a p e rr o t o r 3 m H o r i z o n t a ir o t o r 4 B o w lh e a dl i q u i de n d 图2 2 外转毂结构简图 F i g 2 2 S k e t c ho f b o w l 霭 图 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 2 O 争 j 0 5 34 1 一人端转于头 2 一溢流挡板 3 一螺孔 4 一螺栓 5 一溢流孔 1 一B o w lh e a dl i q u i de n d 2 一W c i rp l a t e 3 一S c r e wh o l e 4 一B o J t 5 S p i l Ih o l e 图2 3 溢流挡板结构简图 F i g 2 3 S k e t c ho f w e i rp l a t e 田体 地 尹垂篁三三三三三二虱穹黜出 脚甾 乒 一7 剐删出 一j 1 L 图2 4 溢流捎板调整液池深度原理图 F i g 2 4 M e c h a n i s ms k e t c ho fa d j u s t i n gt h ed e p t h o fs l u r r yp o o lw i t hw e i rp l a t e 2 2 2 内转子 螺旋输送器 内转子 螺旋输送器 是卧螺离心机的重要部件之一 它的主要作用是 利用内 外转毂旋转的速度差产生的相对运动 将沉降到外转毂内表面的固体物料推送到转毂锥 段进一步脱水 并最终推送到出渣口排出 由于离心机进行分离工作时要求混合液在转 毂内能够停留尽量长的时间 以便达到最好的分离效果 所以内转子上的出料口设置在 尽量靠近锥段的位置 这样可以使分离液排出转毂的路程最长 从而延长其在转毂内的 停留时 白J 而且 将出料口设置在靠近柱 锥段连接处 可以减少对沉降层的扰动 提 高m 料效率1 2 3 J 内转子的结构如图2 6 所示 本机的内转子螺旋叶片采用连续式整体叶片 这样的叶片制造起来比较容易 而且 比较坚固耐用 考虑到叶片在工作中容易被物料磨损 特别是锥段部分的叶片更易磨损 所以在叶片成型后 在叶片的推料面上喷涂硬质合金进行表面硬化处理 增强其耐磨性 大连理工大学硕士学位论文 叶片出料口 p 谴 图26 内转子结构简图 F i g2 6 S k e t c h o f c o n v e y o r 刊 刮板 离心机螺旋叶片的头数 根据使用要求可以是单头螺旋 双头螺旋 也可以是多头 螺旋 双头螺旋较单头螺旋输渣效率高 但对机内流体搅动较大 不适宜分离细牯的低 浓度物料 因为分离低浓度细牯物料时 机内搅动过大会导致分离液中含固量的增加 对于本机所分离的聚丙烯悬浮液 物料粘度u o8 1 c p 固相密度ps 1 5 3 0 k g m 液相密度p1 1 0 8 5 k g m 3 固体物料聚丙烯的粒度与分离重量百分比关系见表22 现场 工况下 聚丙烯粒度主要集中在1 0 0 1 m a 一2 5 0 1 t m 范围内 固体物料在内转子的小端被推出转毂 为了防止在转毂小端产生物料堵塞 在内转 子小端头处设置两个刮板 利用内 外转载的旋转差速 对出渣口处的固体物料进行搅 动 从而保证出渣顺畅 刮板具体安装位置见图2 6 表22 聚丙烯粒度与分离藿量百分比 T a b l e2 2 S i z eo f P T Ap a r t i c l ea n d w e i g h tp e r c e n t a g e 粒度 1 0 6 m 重量百分比 一 霉澎 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 1 2 5 1 0 0 8 0 6 3 5 6 3 6 5 3 3 9 2 5 1 4 l l 3 2 2 3 轴承传动系统 本机的轴承传动分为内 外两个系统 外轴承系统为安装在机壳外侧两端的主轴承 支撑整台离心机的重量 进料端选用球面滚柱轴承 差速器端选用滚针轴承 可调节轴 向位移 内轴承系统安装在两个转子头内伸的半轴上 支撑内转子转动 为了密封轴承 系统 内轴承均设置有内部轴承箱 并用机械密封与物料隔离 本机的轴承传动系统详 见图2 I 2 2 4 差速器 卧螺离心机中 沉渣在转教内表面的轴向移动是靠内转子与外转毂之间的相对运动 即转速差来实现的 而转速差是靠差速器实现的 差速器是卧螺离心机中最复杂 最重 要的部件 其性能高低 制造质量优劣等决定了整台卧螺离心机能否可靠正常的运行 本机所用差速器为渐开线圆柱齿轮差速器 其主要特点是结构紧凑 体积小 承载 能力高 且传递效率高达9 9 8 1 4 1 本机差速器的传动比为3 5 11 7 J 即当外转毂转速为 9 0 0r 6 0 s 时 内转子与外转毂之间的差速度为2 6r 6 0 s 2 2 5 过载保护装置 卧螺离心机中 如果进料量太大 或者进料浓度突然增加等原因造成沉渣量加大 就会导致螺旋的推料扭矩和主电机电流增加 如果没有过载保护措施 就会导致差速器 损坏 因此卧螺离心机必须有过载保护装置 以确保离心机能可靠运行 本机采用如图2 7 所示的机械式过载保护装置 如有过载现象出现 差速器的传递 扭矩必然增加 这时 连接在差速器输入轴上的转臂1 会以超力矩压迫杠杆4 当力矩 增加时杠杆转动 而杠杆4 的另一端与弹簧9 相连 当超过极限力矩时 弹簧9 就会被 压缩到极限位置 而随杠杆4 转动的拨又6 就会触动限位开关7 切断主电机电源 使机 器停止转动并删时报警1 4 l 这种机械式过载保护装置的优点是经济实用 调整方便 且使用可靠 缺点是灵敏度不够高 8 火连理工人学硕士学位论文 7 1 一转臂 2 一滚轮 3 一垫片 4 一杠杆 5 一销轴 6 拨义 7 一限位开关 8 一导向杆 9 一弹簧 1 1 u m b l e r 2 C o n t a c tr o l l e r 3 P a d 4 一L e v e r 5 P i ns h a f t 6 S h i R i n gf o r k 7 L i m ts w i t c h 8 L e a d i n gs t i c k 9 一S p r i n g 图2 7 机械式过载保护装置简图1 4 I F i g 2 7 D r i v i n gm e c h a n i s mo fg e a rb o x 2 2 6 润滑系统 本台离心机有内 外轴承系统 还有6 套机械密封 这些部位都需要适当润滑 以 防止快速磨损 保证设备平稳运行 除了两部主轴承在机壳外部 其他的轴承及机械密 封都在设备内部 外部的两部主轴承由两个相对独立的油路来润滑 每个油路润滑一套 轴承 一个齿轮泵从油箱中把润滑油通过一套过滤装置并且降温后输送到轴承润滑孔 中 通过一个回流管返回油箱 油箱中设有温度传感器来防止过热 内部的轴承和机械 密封就需要从外面加润滑脂 因此在两个转子头上钻有连通机器内外部分的长孔 在轴 承和机械密封的相应位置开侧孔 把内部轴承和机械密封联在一个连通的润滑脂通道 上 从转子头外面开的供油孔向长孔内注入润滑脂 就可以保证一个生产周期的内部润 滑 由于设备内的工作温度为1 5 0 C 左右1 7 J 需要选用耐高温润滑脂 为安全起见 本 机的润滑脂选用原设备使用的进口润滑脂 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 2 2 7 机械密封 压力离心机需要一种方式来保证机壳内的压力 这种方式是通过安装在机壳端盖两 端和进料管处的机械密封实现的 机械密封在离心机的静止部件和转动部件间产生密封 作用 机械密封内的压力通过密封水系统中的压力控制阀来调整 以次来适应机壳内的 压力升降 密封中的进水同时给机械密封降温并且充当润滑剂 控制密封水的输送和流动至关重要 并且是通过密封壳和安装在离心机上的驱动装 置来控制 2 2 8 盘车装置 由一f 离心机操作温度为l5 0 C 左右 在设备停乍时 不希望旋转装置在温度降至常 温以前减速到完全静止 基于这个原因 发动机的非驱动轴端安装了盘车系统 这个系 统通过一个齿轮传动系统使发动机以1 4 8f f m i n 的转速转动 同时使设备以0 7 4f f m i n 的速度转动 2 3 本章小结 本章对5 4 M S 3 0 1 C 卧螺离心机的工作原理 基本结构以及重要部件的结构和作用进 行了分析 卧螺离心机主要的特点是可以连续工作 这个特点适应了现场连续生产的需 要 所以在化工及医药等领域应用广泛 本项目中研究的5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机 其基 本结构是最典型的卧螺离心机结构 但因其回转半径大 回转质量大 且带压运行 所 以在使用和维护中必须着重考虑强度 震动和密封的问题 这样尺寸规格大的离心机 在我公司的用量逐步增加 这就导致我们必须加强对离心机的维护和管理 在这种大趋 势下 对5 4 M S 3 0 1 C 离心机进行故障分析和修理改造的意义就显得尤为重大 这样的离 心机在日常维护上已经不再是难点 难点在于寻找出故障频繁发生的原因 采取相应的 改造措施彻底解决问题 来满足生产的实际需要 就目前我厂的检维修水平而言 查找 故障原因的过程中会遇到很多难点有待解决 因此中国石油辽阳石化分公司在2 0 0 6 年 将对M S 3 0 1 C 离心机的故障分析改造 作为科技攻关项目立项 要求烯烃厂为主体 设 备处等相关单位全力配合 我厂在其他单位的大力协作下 顺利完成了此项任务 从而 极大地节省了维修费用 减少停机损失 为公司其他同类离心机的改造维修探索出了宝 贵的经验 下面几章就对M S 3 0 1 C 压力离心机的故障和改造进行具体分析 以资借鉴 1 0 大连理工大学硕士学位论文 3M S 3 0 1 c 压力离心机运行情况分析 本项目的M S 3 0 l C 压力离心机是依据对在役设备的各种检修记录及现场数据进行分 析 在原设备基础上进行结构优化和辅助系统改进 以解决在役设备现存的问题和缺陷 使改进后的设备能够达到并超过预期使用水平 以保证现场连续生产的需要 分析过程 中对原设备的结构进行数据复核和对主要零部件进行运行分析 查找存在的不足并加以 改进 3 1 压力离心机常见故障概况 压力离心机足生产中的主要设备 其运行情况直接影响产品质量 离心机故障诊断 对确保装置安全 正常 有效运行是非常重要的 现归纳离心机常见故障及处理方法如下f 2 m 2 1J 1 离心机不能起动 a 故障原因 没有动力 保险丝熔断 驱动松脱 驱动过热 转矩限制开关跳开 振动限制开关跳歼 油压不够 b 处理方法 查电源 查明原因并更换 修理或更换 冷却后重新起动 查明原因 并复位 查明原因并复位 回复油压 2 离心机自动停机 a 故障原因 保险丝熔断 转矩限制开关跳开 振动限制开关跳开 驱动马达过热 油压保护开关跳开 b 处理方法 查明原因并更换 查明原因并复位 查明原因并复位 查明原因并冷 却 查明原因并复位 3 液力联轴器喷油 a 故障原因 短期连续多次起动 油过多或过少 易熔合金熔点偏低 离心机卡住 b 处理方法 延长间隔时间 调整油量 更换合金 排除故障 4 齿轮箱发热 a 故障原因 油过多 过少或变质 轴承 齿轮磨损或损坏 负荷过大 落选位置 不当 b 处理方法 凋整油量或换油 更换 降低负荷 重新调整 5 固相物于度不够或分离液不清 a 故障原因 皮带过松或几根皮带松紧不均 池深调整不当 螺旋叶片磨损严重 进料量太大 进料温度过低 进料工艺条件异常 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 b 处理方法 调整皮带 重调池深 修理或更换 间距调d x 提高温度 调整工艺 条件 6 振动异常 a 故障原因 隔振器调整不当 为用挠性配管 螺旋叶片间塞有固体 构件螺钉松 动 螺旋轴承间隙过大 主轴承磨损严重或损坏 止推轴承损坏 齿轮箱与转鼓偏心 皮带过紧 进料管与相关件摩擦 进料太浓或不均 转鼓部件磨损或被腐蚀 螺旋叶片 磨损或被腐蚀 底架弯曲或扭曲 b 处理方法 重新调整 重新配管 消除固体 紧固 更换 更换 更换 重装配 重新调整 调整或修理 稀释或平稳进料 修 换或重找动平衡 修 换或重找动平衡 校正或更换 7 主轴承温度过高 a 故障原因 油路堵塞 油脏或变质 轴承磨损严重或损坏 转鼓部件装配不当 底架弯曲或扭曲 b 处理方法 清洗油路 换油 更换轴承 重装配 校正或更换 8 转矩限制器跳开或安全销剪断 a 故障原因 进料过多或过浓 物料中有杂物 螺旋轴承损坏 齿轮箱轴瓦 轴承 或齿轮损坏 转矩限制器弹簧松动 安全销疲劳或有缺陷 螺旋相对位置不当 b 处理方法 调整负荷 系统装过滤器 齿轮更换 重新调整 更换安全销 重新 调整 9 转鼓转速降低 a 故障原因 皮带过松 负荷过大 电源电压过低 液力联轴器油量不够 离心机 卡住 b 处理方法 调整或更换 减少进料 查明原因 恢复电压 加油 检查并排除故 障 1 0 机械密封泄漏 a 故障原因 离心机振动异常 冷却液脏 动环 静环或辅助密封元件损坏 安装 调整不当 b 处理方法 查明原因 吹扫并加滤网 更换密封元件 重装配调整 11 皮带异常磨损 a 故障原因 皮带轮找正或皮带松紧不适当 b 处理方法 重新找正或更换 1 2 皮带软化 12 大连理工大学硕士学位论文 a 故障原因 油或化学物品污染 b 处理方法 消除污染或更换皮带 1 3 皮带拍打 a 故障原因 皮带轮找正或皮带较松 b 处理方法 重新调整 1 4 皮带硬化并断裂 a 故障原因 过热 过冷或化学污染 b 处理方法 消除污染并更换 3 2M S 3 0 1 C 压力离心机故障情况 中国石油辽阳石化分公司烯烃厂5 4 装置在线运行的四台进口离心机中有两台是在 有压力工况下运行的 自1 9 9 2 年投入使用以来 为我公司的生产起了很大的作用 早在 2 0 0 4 年初 由于其运行工况的特殊性 M S 3 0 1 C 压力离心机的故障停车比较频繁 平均 运行3 5 个月就要停车维护 每次检修2 4 小时连续作业 需要4 7 天时间才能恢复生产 这种情况对聚丙烯装置的生产有很大的制约 M S 3 01C 原设计生产能力干粉量8 t h 开始使用时 该离心机尚能满足工艺要求 但 运行一段t t l 司后 离心机进料后 电流不稳定 波动大 电流急剧升高 并且进料量达 不到l O m 3 h 相当于干粉进量2 t h 以内 远远小于设计处理能力 生产能力大幅度下降 不能满足生产需要 后请相关技术人员来指导调节 但问题仍没有得到解决 离心机M S 3 0 1 C 内外转鼓变形严重 运转时 噪声大 振动大 当料液在转鼓内获 得离心力后 滤液透过过滤介质及滤饼被分离出来 固相颗粒刚被截留而形成滤饼层 在这一分离过程中 过大的机械振动会使运转噪声加大 运动部件受损而减少使用寿命 但不影响分离效果 特别是由于操作不细心 加料不均匀 或以脱水为目的 内转鼓超 差引起的振动问题 很容易被忽略 实际上 由于转鼓几何形状超差被忽略 一些机器 处于非正常状态运转而没有引起重视 差速器损坏频繁 常出现的同题有 润滑油油温偏高 用过一段时间润滑油明显变 色 轴承研坏 保持架断裂 轮瓦在齿轮内移位与端面轴瓦相摩擦产生碎屑 影响润滑 甚至把轮瓦研坏 这些问题的出现 给生产带来很大影响 不能满足P P 的连续生产 润滑系统故障 经常出现己烷大量窜人润滑油箱的现象 进料端经常滴漏润滑油 检修极为频繁 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 3 3 本章小结 本章中 通过对离心机的常见故障分析和整理 再结合生产现场反馈的经验 对 M S 3 0 1 C 压力离心机的实际设备运行情况进行了更深入的了解 对M S 3 0 1 C 压力离心机 的故障情况作了比较全面的总结 本台离心机在适应连续生产 大量处理固液混合物料 的分离工作力 面有比较大的优势 同时它结构简单紧凑 维护方便 对各种工况都有很 强的适应性 这些也是本台设备适用于现场生产环境的一大优势 但同时也要看到 由 于本台离心机的结构是基于通用的卧式螺旋卸料沉降离心机结构 运行中振动比较大 某些重点部件容易发生故障 所以其运行周期没有同型小半径离心机的周期长 导致因 停机维修而造成生产上的损失 这些问题都有待于对设备做进一步的改进 在保证其生 产能力的基础上提高它的运行稳定性和可靠性 对不符合强度及使用要求的各零部件进 行改造及优化设计 弥补设备的缺陷和不足 使设备得以不断完善 更能满足生产的需 要 1 4 大连理工大学硕士学位论文 4M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析 M S 3 0 1 C 压力离心机的故障现象已在第三章进行了描述 下面就具体的故障进行分 析 查找原因 确定改进方案 并进行具体工作实施落实 4 1M S 3 0 1 C 压力离心机故障产生原因 4 1 1 转鼓问题 离心机M S 3 0 l C 运转时 噪声大 振动大 其可能原因为 1 隔振器调整 不当 2 为用挠性配管 3 螺旋 十片间豢有固体 4 构件螺钉松动 5 螺旋轴承间隙过大 6 主轴承磨损严重或损坏 7 止推轴承损坏 8 齿轮箱与转鼓偏心 9 皮带过紧 1 0 进料管与相关件摩擦 1 1 进料太浓或不均 1 2 转鼓部件磨损或被腐蚀 1 3 螺旋叶片磨损或被腐蚀 1 4 底架弯曲或扭曲 2 0 2 1 1 经现场拆卸后 测量发现原因为内外转鼓变形严重 转鼓部件磨损 4 1 2 差速器损坏频繁 常出现的同题有 润滑油油温偏高 用过一段时间润滑油明显变色 轴承研坏 保 持架断裂 轮瓦在齿轮内移位与端面轴瓦相摩擦产生碎屑 影响润滑 甚至把轮瓦研坏 其可能的原因为 本机采用渐开线圆柱齿轮差速器 结构上有一定的不足 4 1 3 离心机的润滑系统问题 离心机的润滑系统采用稀油集中润滑方式 油泵工作时 润滑油由油箱经过滤器和 总油管 通过各支油管进人机器内进行润滑 回油则通过油管全部返回油箱 油管和接 触式压力表连接 其正常工作油压应在0 1 lM P a 左右 低于O 0 5M P a 或高于0 2M P a 时 电动机电源被切断 离心机便停止工作 1 9 9 2 年使用以来 对中间轴供油的润滑系 统一直存在漏油问题 由于漏油 造成润滑油严重浪费和机械设备损耗 增加维修费用 和维修量 故障原因可能为 离心机振动异常 冷却液脏 动环 静环或辅助密封元件损坏 安装调整不当 针对中轴漏油问题 我们认真进行了观察 发现 中轴漏油主要是由于设计缺陷造 成 由于原设计油路采用让润滑油由下而上流动方式 下部密封处于高油状态 原设计 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 考虑到密封性差 留有滴油管路 允许有滴油 实际上 由于油压较高 造成了滴油管 以及中问轴与密封面套间严重漏油 4 2 M S 3 0 1 C 压力离心机改进方案分析及确定 针对上节对于故障原因的分析 本节着重于确定M S 3 0 1 C 压力离心机的改进方案 4 2 1内外转鼓变形严重 转鼓部件磨损 在现场测量了空载振幅 加载后振幅 转鼓的形状误差 在同等操作条件下的分离 效果 对这些数据进行综合分析 认为转鼓变形是产生机械振动 影响分离效率的主要 因素 必须在制造中予以重视 现场测绘时 实测转鼓尺寸如表4 l 所示 由于在标准中没有规定测量范围 只在 轴向l 5 测点进行测量 如图4 1 当转鼓不圆时 很难与鼓底和拦液板装配 一般采 用予锤击打办法解决 这样就为转鼓超差变形埋下隐患 转鼓的变形引起两个方面的问 题 空载时的重心偏移及负载时的物料环重心偏移 由于加料后液环引起重心偏移 已 使动平衡状态完全破坏 这在操作过程中是无法解决的 通过理论分析 这是一个扭转和弯曲的复合情况 转子头在工作过程中由于承受着 整个机构的重力作用将发生弯曲变形 又由于转子头受到电机的带动发生转动 所以转 子头还受到一个电机给的扭转力矩的作用 特别是转子头圆盘根部倒圆角的过渡处 由 于施加了约束将其位置固定 该位置比较特殊 同时在结构和形状上的特殊性也决定了 转子头在此处将有较大的应力集中和变形 容易在此处产生裂纹 与实际情况和传统理 论分析刚好吻合 厶耶J 修复转鼓只能保证短期内装置稳定运行 为确保长期的使用性能 更换转鼓是最佳 选择 大连理工大学硕士学位论文 O O O 0 0 0 00 0 00 0 0 0 0 O3 9 0 1 5 1 3 0 O 6 5 O7 0 02 0 O 6 5 1 5 0 0 5 5 10 5 0 3 5 一O O l O 8 5 0 4 0 O 7 5 O 2 0 O 2 0 0 7 0 O 2 5 O 0 5 O 0 0 0 1 0 1 3 0 05 0 O 7 0 O 2 0 一O 5 0 0 3 0 0 5 0 0 7 5 O 5 0 0 5 0 I 4 0 O 2 0 0 6 0 0 4 0 1 5 0 2 5 0 1 2 5 0 9 0 1 1 0 2 5 0 2 0 0 1 9 0 I 9 0 0 6 0 0 5 0 1 6 0 8 0 0 6 0 0 2 0 0 4 0 1 3 0 0 5 0 O 5 0 4 2 3 差速器损坏频繁 一 一 1 一 7 7 5 一 净拿一 4 l J 卜一一 k 7 一一一4 i f 7 一夕3 l 二 L 一 7 己 图4 1点测量简图 2 4 l F i g g 1 P o i n tm e a s u r e m e n ts c h e m a t i c 差速器就是保证转鼓和螺旋推料器间有恒定速度差的一个特殊的传动装置 因而它 必须具有特殊的速度合成的功能 由于差速器是与转鼓连接在一起高速旋转的 所以它 必须结构紧凑 体积小 又由于分离物料的不均匀性 负载波动大 甚至会短时的超载 这就要求差速器具有较高的超过载能力 一1 7 一 5 4 M S 3 0 1 C 压力离心机故障分析及修理改造 摆线针轮行星差速器由一摆线齿轮 一针齿壳 一转臂 一输出机构 一输出轴等 组成 摆线齿轮的运动